大跨度钢-索-膜空间结构的计算方法

对一大跨度钢-索-膜空间混合结构建立了整体结构计算模型和简化的子结构计算模型,并分别进行了静、动力计算.计算结果表明:两种模型计算的结果相差很大,钢结构杆件应力相差64%,竖向位移相差58%,侧向位移相差150%,索的应力相差79%,表明了整体结构计算分析的必要性.     

巨型望远镜FAST 30m模型结构传感器优化布置

为了有效监测结构,研究巨型望远镜(FAST,Five-hundred-meter Aperture Spherical Telescope)30m模型结构——整体索网结构的传感器优化布置方法.FAST 30m索网结构监测内容包括环境荷载和结构响应,其中索应力、变位节点位移、结构振动是主要监测物理量.索应力监测传感器主要按照"热点应力"原则布设,综合考虑各照射源方向反射面变位后"热点应力"位置、按实际周围环境数值模拟各风向作用下风荷载计算的最大峰值响应位置以及球面基准态时索应力变化对结构整体刚度影响较大的位置;为使主动反射面精确定位,所有变位节点粘贴光学靶标,采用激光全站仪自动同步扫描其坐标以推算径向位移和切向位移;结构振动以风荷作用下主要参与振动模态为目标模态,基于有效独立法进行测点优化.     

沥青加铺水泥混凝土路面板角施荷受力分析

为研究沥青加铺水泥混凝土复合路面在板角作用荷载时的结构计算方法,采用弹性地基上的多层薄板理论,建立了有限尺寸多层复合路面的计算模型,通过假定地基反力函数和路面板挠曲位移函数,得出了板角作用荷载时有限尺寸分离式路面和结合式路面的求解方法.分析结果表明:若取距板角槡2a+1.5he位置的混凝土板表面应力为位移函数计算控制应力,则该应力与有限元分析的最大应力吻合较好(相差不到5%);而沥青面层应力前者小于后者,最大相差40%.位移函数计算与有限元分析结果的板角弯沉最大相差9%.合理假定地基反力函数和路面板位移挠曲函数可以得出分离式和结合式复合路面板角作用荷载时的最大弯沉及各结构层的控制应力.     

单索-叠合板预应力组合网架静力特性分析

构建一种新型预应力组合网架结构,采用预应力索代替长向下弦,混凝土叠合板代替上弦,形成下弦长向为索,上弦为整体现浇混凝土板的预应力组合网架结构。利用有限元软件ANSYS对该结构进行静力特性分析,结果表明节点竖向位移值越靠近结构中心位置越大;叠合板、腹杆出现拉压应力;下弦杆与索均为拉应力,且越靠近中心位置值越大。该结构位移值及应力值均满足规范设计要求。     

大跨悬索桥主缆-吊杆-钢箱梁节段整体模型疲劳性能试验研究

以往的悬索桥疲劳试验往往只针对索梁锚固区、正交异性钢桥面板和吊杆钢丝等钢桥的单一构件或部位,受边界条件影响较大,而一体化疲劳实验能够反应结构的整体疲劳性能。本文以某主跨788米钢箱梁悬索桥为背景,为全面评估其主缆-吊杆-钢箱梁一体化结构关键构造细节的疲劳性能,验证其设计的合理性、安全性和耐久性,进行了该桥1：4缩尺的主缆-吊杆-钢箱梁一体化的模型疲劳试验研究。疲劳试验结果表明,在设计疲劳荷载作用下,实测位移与荷载大致呈线性关系,加/卸过程中位移有很好的对称性与可恢复性,应力重分布现象不明显,结构处于弹性工作阶段,该结构关键构造细节处均未发现疲劳裂纹,结构疲劳性能满足设计要求。通过一体化模型的疲劳实验研究,掌握了该结构的疲劳性能与传力规律,试验结果能反映主缆-吊杆-钢箱梁的实际抗疲劳性能,具有一定的工程参照意义。     

预应力索-桁架结构拓扑优化设计

对包括索力值、构件截面尺寸和结构拓扑的预应力索-桁架结构优化设计进行研究.以应力为约束条件,建立以结构质量为目标函数的数学模型.在求解方法上,首先建立求解索力值和构件截面尺寸的线性规划模型;证明了在每个迭代步中,该模型的最优解至少使得1个构件截面尺寸为零,并通过删除零力杆实现结构的拓扑优化设计.算例结果与相应体系理论相吻合,表明本文所提出的方法有效,可为预应力索-桁架结构提供合理的布局.     

索-混凝土板预应力组合网架静力特性分析

将网架上弦用混凝土板代替,下弦用预应力索代替,形成上弦为板、下弦为索的预应力组合网架。利用ANSYS有限元软件建立该结构的模型并分析其静力特性,其中建立模型时将结构离散成板单元、梁单元、杆单元和索单元,各单元之间通过节点彼此相连。经过分析可知结构的节点位移中心处最大,往四周逐渐减小;板肋既有受拉又有受压的单元,腹杆既有拉杆又有压杆,并且拉压单元和拉压杆件交替出现;索终应力值全部为拉应力。     

机翼-机身-尾翼结构的跨音速颤振分析研究

利用无限插值方法(TFI)生成三维多块贴体运动网格，以Navier-Stokes方程为控制方程，求解机翼-机身-尾翼结构的跨音速非定常气动力，并与颤振方程耦合迭代计算，求解飞行器广义位移响应的时间历程，根据广义位移的时间历程的衰减、等幅和发散振荡等情况确定飞行器跨音速颤振临界条件。为了提高计算效率，研制了以多台微机组成的分布式计算系统。开发了颤振分析并行软件。经算例验证，计算结果与实验结果和理论分析相吻合。     

悬索桥断索动力响应有限元模型参数研究

采用有限元方法（FEM）建立考虑主缆局部振动影响因素的悬索桥断索动力分析模型,研究主缆局部振动对悬索桥断索动力响应的影响程度. 对主缆物理抗弯刚度、单元网格密度、索夹质量、模型阻尼比以及吊索应力初始状态等因素进行参数分析,给出提高计算结果精度的建议. 结果表明：在进行悬索桥断索动力分析时,主缆局部振动对计算结果精度具有不可忽略的影响;有限元模型中主缆物理弯曲刚度、单元网格密度和索夹质量均是影响主缆局部振动的关键参数. 结构整体模态阻尼和主缆局部阻尼均能有效抑制断索点主缆振动,分析模型须考虑局部主缆单元阻尼和结构整体模态阻尼的差异. 结构断索动力响应随着断裂吊索初始应力增大而增大,结构断索响应动力放大系数变化幅度不大.     

预应力索-桁架结构节点位移控制技术研究

对于预应力索-桁架结构,研究预应力索力值的大小和构件截面尺寸对结构节点位移的影响.首先施加适当预应力,使得结构某些节点位移为零.然后,计算构件截面尺寸对节点位移的灵敏度,通过改变截面尺寸,调整较大节点位移,依次循环往复,以实现结构主要节点位移趋于零的理想状态.     

宁夏花儿艺术馆钢结构-混凝土结构共同工作分析研究

为探讨地震响应分析时混凝土下部结构对上部钢结构的影响,以宁夏花儿艺术馆为例建立了上部钢结构和下部混凝土结构共同工作的有限元模型,对模型分别进行了静力分析、小震作用弹性分析、大震作用动力弹塑性时程分析等.此外,还探讨了在罕遇地震下混凝土结构的弹塑性性质对整体结构的影响.结果表明,在共同工作条件下,上部钢结构的静、动力位移和内力都有较大程度的提高.在结构设计时,必须考虑下部支撑结构的放大效应.     

Substructure isolation and damage identification using free responses

Structural health monitoring (SHM) has become a hot and intensively researched field in civil engineering. Thereinto, damage identification play an important role in maintaining structural integrity and safety. Many effective methods have been proposed for damage identification. However, accurate global identification of large real-world structures is not easy due to their complex and often unknown boundary conditions, nonlinear components, insensitivity of global response to localized damages, etc. Furthermore, global identification often requires lots of sensors and involves large number of unknowns. This is costly, rarely feasible in practice, and usually yields severely ill-conditioned identification problems. Substructuring approach is a possible solution: substructuring methods can focus on local small substructures; they need only a few sensors placed on the substructure and yield smaller and numerically much more feasible identification problems. This paper proposed an improved substructure method using local free response for substructure damage identification. The virtual supports are constructed by Substructure Isolation Method (SIM) using the linear combination of the substructural responses. The influence of the global errors is isolated by adding the virtual supports on the main degree of freedoms (DOFs) of the substructure. Through the correlation analysis, the substructural modes are selected and used for damage identification of the substructure. A plain model of cable stayed bridge is used for the verification of the proposed method.     

动力分析的混合界面模态综合法

本文把R.R.Craig的固定界面综合法和R.H.Macneal,S.Rubin及王文亮等人的双协调动态子结构法结合在一起,提出一种把子结构交界面节点部分约束,部分释放的模态综合新方法,导出了综合运动方程。该方程的阶数低,计算简单,量小。它是Craig法和双协调动态子结构法的综合与推广。     

结构抗震混合试验技术中模态综合法的应用

在分析原有几种抗震试验方法的基础上,提出了一种新的"混合试验方法"的设想.这种方法将振动台试验与拟动力试验结合起来,以期解决原有试验方法在大型、异型结构抗震研究中遇到的困难.本文基于子结构模态综合法对结构抗震混合试验技术进行了初步研究,提出了将整体结构划分为试验子结构和分析子结构,采用对接加载主模态修正方法对试验子结构进行质量矩阵和刚度矩阵局部修正,并给出了连接边界的加载模式.     

开放系统非线性动力反应分析的一种算法

由于考虑非线性因素影响,动力荷载作用下地下结构反应分析中需将静力反应作为其初始条件．由于透射人工边界、黏性人工边界等局部人工边界条件存在零频限制问题,不能将静力反应的初始条件直接用于这类人工边界条件模拟的动力系统分析中．以往求解静力问题时采用固定边界,再将由此产生的反力作为边界约束力用于动力分析,造成了静、动力分析模型的边界条件不统一．本文将无零频限制的黏弹性人工边界用于动力荷载作用下的地下结构非线性动力反应分析,实现了此类问题在静、动力分析时边界条件的统一性,并以爆炸荷载作用下地下结构的反应分析为例在大型通用显式有限元程序LS-DYNA中实现了这一算法．     

静力凝聚法及其在工程中的应用

本文介绍了静力凝聚法的概念和具体实施步骤,并编制了相应的有限元计算程序。通过对算例的分析表明,该法可节省计算机内存和CPU时间,对于水工非线性问题尤有重要应用价值。     

风电机组混合型塔筒静强度分析与模态分析

为了分析新型风电机组塔筒结构的静强度性能和低阶模态频率特性,分别对传统型、加筋型和混合型三种结构塔筒进行有限元建模,对比分析三种塔筒的静强度性能和低阶模态频率.仿真结果表明,混合型塔筒等效应力极值和刚度较传统型塔筒有所增加,低阶模态频率较其他两种类型塔筒有所提高.混合型塔筒在壁厚和材料的约束下具有更好的刚度,其结构使得刚性设计转速有所提高,有利于塔筒刚性模态设计.     

PASCAL静态分析器的设计与实现

采用词法分析技术及递归下降子程序语法分析方法进行设计与实现对已通过编译的ＴｕｒｂｏＰＡＳＣＡＬ源程序给出有限的静态分析，为程序员提供程序结构图、模块及变量的交叉引用等静态特性     

钢框架等效单自由度子结构伪动力试验

本文主要介绍在我院力学-结构试验中心首次进行的钢框架子结构伪动力试验。试验中采用等效单自由度方法对试验部分与计算部分界面处整体倾覆弯矩进行了模拟。通过与相应的振动台试验和电算分析进行比较,说明本次伪动力试验是成功的,等效单自由度方法能较准确地模拟子结构伪动力试验的界面整体倾覆弯矩。