样条单元族及其在桥梁结构中的应用

本文用三次B样条建立了样条单元族。与通常的有限单元法相比,具有计算精度高,占用存储和机时少等显著特点。与样条能量法相比,本法在使用时更加灵活。文末还给出了一些数例。     

基于Voronoi图的新型几何插值及其与传统代数插值方法的比较

基于Voronoi图的自然邻居插值是自然单元法的数学基础，也是一种新型的几何插值方法，具有与其他常用传统插值不同的构造方法，并表现出一定的优越性。介绍基于自然邻居插值关系的Sibson插值和non-Sibsonian插值，并与有限元法和无单元法所用的插值方法在插值方案、网格特性、计算工作量等方面进行了比较分析。     

基于B样条函数的精密卫星钟差插值

本文将B样条函数法应用于GPS精密卫星钟差插值,分别将5min、30S间隔的数据插值到了5s间隔,讨论了插值精度与B样条函数参数的关系,并将结果和CODE提供的精密卫星钟差结果进行比较.结果表明,B样条函数法具有较高的精度,可应用于GPS精密卫星钟差的插值.     

使用高层建筑结构设计软件时需要注意的问题

目前在高层建筑结构设计工作中，大都采用三维空间有限单元分析程序进行结构内力计算与构件截面配筋设计，本文简要提及了一些设计人员在使用同层建筑结构计算软件时应该注意的问题，并对国内高层建筑结构分析软件的发展方向发表一些个人的看法。     

基于样条曲线的类矩形盾构隧道无单元自动建模与离散算法

介绍一种基于样条曲线建模的无单元数值模拟方法。利用NURBS快速、准确、参数化表达异型几何优点,在CAD中建立类矩形盾构隧道管片的样条曲线模型,进一步基于自动疏密映射技术布设结点,构建离散的无单元参数空间。在映射生成的参数空间中建立无单元形函数插值,使数值积分与场函数近似不再受制于网格剖分与几何边界形式,克服了有限元模型在复杂异型几何中对网格和单元的依赖性。对于类矩形盾构隧道管片的不规则圆弧边界结构,计算方法实现了由CAD设计模型到无单元数值离散模型的无障碍转化,提高了隧道结构设计计算的效率。     

二次样条矩形簿板单元的误差分析

本文对二次样条矩形单元进行误差分析,证明了单元插值函数的误差估计式,并在此基础上指出二次样条矩形单元按能量模一阶收敛,按L:模二阶收敛.这里的收敛阶h,指的是单元内小矩形的最大边长.     

POD结合薄板样条插值法在风压预测中的应用

基于有限的风洞试验测试结果,提出了结合本征正交分解(POD)和薄板样条插值(TPS)预测未知点风压的方法,并将此方法应用于一座实际大跨度屋盖结构,在时域和频域上预测值与试验结果的对比证明了该方法的有效性和实用性。预测值与实测值的自功率谱在低频及高频部分都吻合得较好;相比自功率谱,相干函数预测的精度要低一些。同时指出POD-TPS法得到的风压值与直接薄板样条插值结果几乎是完全相同的,其预测结果完全取决于插值方法;POD法的好处在于,它将对时程的插值转换为对少量本征模态的插值,大大降低了计算量。     

基于GIS的地形要素插值验证及三维建模研究

针对不同空间插值计算方法对于三维可视化建模精度差异问题,为进一步提高三维可视化效果,以重庆市某工程场区的高程数据作为样本点,基于普通克里格法、张力样条函数法、反距离加权法,根据地统计学理论与工程实际相结合,分别对高程数据进行空间插值.同时,预留部分样本点要素作为验证点进行插值精度对比,分析其插值结果及差异原因进而完成三维可视化建模与分析工作.结果表明:在本工程实例中,张力样条函数法在地表高程上插值精度最高、误差最小,其次是普通克里格法、反距离加权法.依据上述分析结果得出的最优插值方法,应用GIS(Geographic Information System)技术,在地形数据不充分的条件下完成了场区三维模型的构建,三维模型较好地反映了地表起伏和资源分布状态.     

半刚性钢框架二阶弹性静力分析的QR法

采用梁柱法和稳定函数推导了梁柱结构考虑二阶效应及梁柱半刚性连接时的单元刚度矩阵,并用Kishi-Chen幂函数模型描述了半刚性连接的特性,采用B样条函数及正交多项式乘积的线性组合,构造了QR法的结构整体位移函数,通过QR法样条离散,建立起QR法的计算格式,并编制了相应的计算程序。     

厚/薄板稳定分析的样条无单元法

把挠度和剪应变作为独立的场变量,以Mindlin-Reissner中厚板理论为基础,建立了厚/薄板稳定分析的样条无单元法的计算格式。样条无单元法无需单元分划,仅对整个求解区域作少量的样条结点离散,采用双向3次B样条基函数乘积的线性组合构造场函数,可充分发挥无单元法和B样条函数的优点。数值计算结果表明,该方法适用于不同厚度、不同边界的板的稳定分析,且精度高,收敛快,自由度少,无剪切闭锁现象,程序简便。     

高层建筑筏板基础分析的样条虚边界元法

基于Reissner厚板理论和Winkler弹性地基假定(非单一基床系数),提出了非均匀弹性支承厚板弯曲分析的样条虚边界元法,并将该法应用于高层建筑筏板基础的分析.本文方法计算量少、计算精度高,可以求解具有不同边界条件和任意域内支承的薄板和厚板在任意荷载作用下的挠度和内力,可用来对工程中各种板结构弯曲问题进行统一的分析.工程算例显示了本文方法在高层建筑筏板基础和桩基承台分析中的正确性和实用性.     

有多层地下室的桩承高层建筑与周围土体间的动力相互作用研究

采用样条子域法、半解析无限元法和直梁的弯剪单元模型相耦合的方法 ,对于带有多层地下室的桩承高层建筑与周围土体组成的体系在地震作用下的动力相互作用反应时行了分析研究。算例表明 ,本文方法具有输入数据简单 ,计算量较小 ,精度较高的优点 ,并且较好地反应了工程上此类建筑物考虑与地基共同工作的动力性能和内在机理     

用样条配点法求解变截面框架-剪力墙-薄壁筒斜交结构

根据沿高度连续化的方法，建立了变截面框架－剪力墙－筒体斜交结构静力分析的控制微分方程，然后采用样条配点法求解该微分方程。此方法具有计算简单，精度较高的优点，且适用于变截面结构的求解。该方法可用于此类结构初步设计的计算。     

高层混凝土结构重力二阶效应的影响分析

传统的高层混凝土结构重力二阶效应分析大多是近似方法,对于实际高层结构,这种近似分析方法会带来较大差错。本文通过在单元几何方程中引入二次项,较为精确地考虑了重力二阶效应对高层结构受力特性的影响。根据高层结构的特点,建立了梁柱单元、单片墙单元和筒体墙单元三种非线性宏观单元,并编制了三维推覆分析程序。单元截面分析采用高斯数值积分方法,可对任意不规则截面进行分析,在非线性方程组的求解算法中引入了弧长算法,能够搜索到结构反应的全过程。对两栋不同结构体系的高层混凝土建筑进行了推覆分析,详细讨论了二阶效应对结构顶点侧移和基底倾覆力矩的影响。研究结果表明:对高度100m左右的高层混凝土结构,多遇地震作用下的强度和变形验算可不考虑重力二阶效应的影响,罕遇地震作用下的弹塑性变形验算一般应考虑重力二阶效应的影响。     

高层筒体结构的整体稳定及二阶位移分析

本文用有限条元方法求解高层筒体结构的整体稳定及二阶位移分析。先把实际框筒结构连续化为正交各向异性折板结构,用有限条元离散化,在竖向采用了有良好性能的B样条函数。用最小势能原理建立稳定及二阶位移分析方程。可用于高层筒体结构及剪力墙结构等的空间稳定及二阶位移分析。     

Impact wave propagation in tall buildings using advanced spectral element method

One of the major divisions in analysis and design of tall buildings is to account for forces induced by flying‐object impact and the subsequent progressive collapse. During the past three decades, problems of contact mechanics have been considered by some authors, and special attention has been devoted to high‐speed impact. Impact wave propagation in tall buildings may be analysed using the conventional finite element method. However, in order to guarantee stability and accuracy of the solution, the number of elements used to model the structure may be very large indeed; more precisely, accurate results can be obtained after a substantial computational effort. In this respect, an improved complex spectral element method is developed for analysing the wave propagation problems in large structures. The purpose of this paper is to obtain the resulting dynamic responses of a tall building induced by a high‐speed impact of a flying object. Copyright © 2003 John Wiley & Sons, Ltd.     

高层建筑大跨度转换梁的有限元计算分析

介绍某高层建筑结构中大跨度转换梁采用弹塑性有限元分析的计算方法,并结合通用的有限元程序对构件模拟计算的各项参数进行详细论述,计算结果表明设计和配筋可满足要求,此校核方法可作为复杂高层结构计算的有效补充.     

用三次B样条进行旋转壳有限元分析

本文成功地应用三次B样条对旋转壳进行了静力有限元分析。在本法中,壳体中面一点位移的三个分量及子午线方向的几何形状均用以三次B样条为基样条的样条函数来逼近。同一般的有限元分析相比较,本法具有多项式次数低、自由度少而连续性强、精确度高,计算速度快,内存小,方便经济等优点。     

Bridge–Vehicle Interaction in Curved Box Girder Bridges

Dynamic interaction between a moving vehicle and a bridge is a problem of considerable complexity, and its solution is governed by the dynamic characteristics of both the vehicle and bridge. The finite–element method, which is versatile and powerful, can be used to model the bridge–vehicle interaction and to obtain accurate results. Curved bridges are normally regular in geometry, and it is possible to simplify the conventional finite–element method to obtain fast results. In this paper, the spline finite–strip method of analysis is used along with a horizontally curved folded–plate model of the bridge. The vehicle is modeled as a three–axle tractor trailer combination with seven degrees of freedom.     

高层建筑的垂直变形分析

在本文中,对高层建筑在荷载、变温及砼干缩等因素作用下的垂直变形进行了分析。其中对弹性及徐变变形的分析采用了两种方法,即一般的积分公式和经验公式。然后将这些公式编入程序。随着建筑物的逐层升高和荷载等诸因素的作用,此程序能自动计算出各时刻柱体的变位,计算结果合理可靠。此程序可用于实际的高层建筑物的设计分析。