大型地下洞室三维弹塑性损伤动力有限元分析

采用动力时程分析法研究地下洞室地震响应特性。根据运动学动力平衡方程,以Newmark直接积分法为基础,结合三维弹塑性损伤有限元理论,编写动力时程计算程序。采用塑性附加荷载、损伤附加荷载思想考虑单元塑性及损伤情况,每时步计算对单元损伤状态进行继承,反映损伤不可逆性。采用增量变塑性刚度迭代法,求解非线性动力方程。计算结果表明,该方法一般3步内收敛,计算快,精度高。阐述大型地下洞室动力响应时程分析中,模型边界条件的设置方法及动荷载的输入方式。通过对渔子溪大型水电站地下厂房洞室群的模拟计算表明,该程序计算速度较其他商业程序速度快,计算结果合理,准确,可以应用于地下工程动力时程分析。     

基于本征-虚拟激励法的大跨钢结构风振响应分析

风荷载在复杂钢结构的整体提升施工过程中起到控制作用,而提升状态下的结构力学性能与其他阶段完全不同,建立精确的数值模型与分析方法对合理确定提升状态下的结构风振响应非常必要.本文建立了整体结构提升状态下的数值模型,利用非线性弹簧单元模拟拉索对提升区的水平约束作用,并对其进行模态分析,结果显示该模型与实际结构的力学性能相吻合.将本征正交分解法与虚拟激励法相结合,提出了本征-虚拟激励法.对风速互功率谱进行正交分解,得到可代表随机脉动风场的特征荷载向量;通过对有限元软件ANSYS进行二次开发,将其用于实际工程的提升状态风振响应分析.将计算结果与虚拟激励法进行对比分析,结果表明,该方法在大大减少计算代价的同时,计算结果与虚拟激励法完全相符.     

基于车—梁耦合的吊车组合模型研究

针对车—梁耦合系统动力响应分析,提出并推导了吊重摆动力与移动激励组合模型以考虑吊重运行产生的摆动力及吊车与吊车梁的耦合关系,并通过MATLAB求解得吊车运行过程中吊车梁所受激励,以此作为输入荷载,利用有限元计算分析吊车梁的动力响应并与实际工程实测数据进行对比分析,表明该模型是合理可行的,可应用于吊车动力响应分析。     

高层建筑结构数据处理程序TBDAT

高层建筑结构数据处理程序ＴＢＤＡＴ能够将需要的计算工程结构平面图 ,通过人机交互方式输入计算机。对输入的图形进行工程处理及结构力学模型处理 ,自动完成每层构件 (梁、柱、墙、斜柱 )的编号、节点坐标生成、确立结构构件连接关系 ,最终按计算程序所需要的数据格式自动形成几何数据文件。程序还可以完成各层垂直荷载计算、风荷载的计算 ,并按计算程序所需要的数据格式自动形成荷载数据文件。用户输入一次结构平面图 ,便能同时形成薄壁杆件模型计算程序ＴＢＳＡ、墙组元模型计算程序ＴＢＷＥ和有限元模型计算程序ＴＢＳＡＰ三套数据文件…     

整体式隧道衬砌弹性链杆识别程序在ANSYS中的实现

按荷载—结构模型设计隧道衬砌时,在有限元中以弹性链杆模拟围岩与衬砌之间的相互作用。在ANSYS等通用有限元软件中并没有专门识别弹性链杆受拉或受压再进行求解的程序模块。在进行蒙特卡罗有限元分析计算时,为了提高计算效率,避免人为失误,应用Fortran语言,在ANSYS基础上二次开发,以程序方式实现了识别受拉链杆并去掉—求解—再识别…—只剩受压链杆的过程,这也符合可靠度计算方法蒙特卡罗-有限元输入命令参数化的要求。     

某钢结构气象塔在时程风荷载作用下考虑P-Δ效应的动力时程分析

根据线性过滤器中的自回归模型,借助数值分析软件MATLAB编写了频域转换时域程序,模拟了场地上不同高度处的具有空间相关性的时程风荷载,然后利用有限元软件SAP2000对钢结构气象塔进行时程风荷载作用下动力时程分析,得到气象塔的时程位移、时程速度和时程加速度响应,并将静力风荷载位移响应与时程位移峰值响应进行对比,作了误差分析.     

基于LabVIEW、MATLAB及Nastran混合编程的软件快速开发

基于LabVIEW、MATLAB及Nastran的混合编程,利用LabVIEW简单快捷的软件界面开发,结合MATLAB强大的计算能力,加上Nastran成熟可靠的有限元分析,将三者有机结合起来,快速完成软件的开发工作,以满足工程要求。具体而言,以LabVIEW编写软件交互界面,结合MATLAB编写的功能实现程序和Nastran的动力学分析,选择恰当的软件架构,确定合适的数据交互方式,快速开发出满足工程需求的软件。这种开发方法开发迅速、维护方便、简单易行,为工程项目的快速实施提供了有力支持。     

有限元在计算简支梁屈曲荷载中的应用

介绍了有限元ANSYS中壳元模型的建立步骤,并利用有限元ANSYS程序对简支梁屈曲荷载进行了求解,通过理论分析与有限元结果的比较,验证了有限元ANSYS程序计算结果的正确性,并为外形和受力复杂的简支杆件的稳定承载能力的计算提供了参考依据。     

基于振型叠加法的顺层边坡非平稳随机地震响应及动力可靠度分析

为研究非平稳随机地震激励下顺层岩质边坡的动力可靠性问题,采用振型叠加法和虚拟激励法,建立含多层软弱结构面的顺层岩质边坡非平稳随机地震响应的快速算法,根据响应结果,采用首次穿越破坏准则,进一步推导出非平稳地震下顺层岩质边坡动力可靠度计算的解析表达式.在此基础上,通过MATLAB软件平台编写相应的程序以实现计算数据和结果图...     

大跨斜拉桥的三维颤振频域分析

基于有限单元法的原理，确定了合乎斜拉桥结构特点的空间计算模型，使用大型有限元软件Ansys对斜拉桥的动力特性进行了求解：在此基础上，建立了气动荷载作用下的斜拉桥三维运动方程，采用PK—F方法求解方程，提出了斜拉桥的三维颤振频域分析方法；最后编写了相应的计算程序，对湖北一长江大桥进行了颤报分析，并和试验结果进行了比较分析。     

平稳非高斯激励下线性结构响应统计量的#br# 高阶虚拟激励法#br#

相比于经典随机振动理论的日益成熟,尤其是虚拟激励法的提出所引起的效率提升,非高斯激励下的结构随机振动分析仍具有相当大的挑战性。为此,文章针对平稳非高斯激励下线性结构响应的高阶统计量展开研究,力图发展切实可行的高效分析方法。首先,基于振型叠加法,推导多自由度线性结构响应的高阶矩的解析表达式,并经由Fourier变换获得高阶矩谱的解答,即完全高次组合方法。其次,借鉴常规虚拟激励法的思路,提出适用于高阶矩谱分析的高阶虚拟激励法,而传统的虚拟激励法则是建议方法的一个特例。对比分析可以发现：高阶虚拟激励法不仅具有计算方案选择上的多样性,在计算效率方面更具有显著的优势。     

基于精细时程法的结构动力响应并行分析系统

结构动力学问题在岩土、船舶、汽车等工程领域有着广泛的应用，同时也对大规模数值计算提出了越来越高的要求。我国在超级计算机硬件技术方面已达到国际先进水平，但由于在技术上超级计算机一般是源代码兼容，国内超级计算机不能直接安装商业性有限元软件，大大限制了国产超级计算机的工程应用。从分析有限元结构的基本过程入手，提出将超级计算机并行求解程序和商业性有限元软件集成于一体的解决方案。将占动力响应分析过程总耗时70％以上的方程组求解并行化，从而缩短总时间，前后处理仍在商业性软件中进行。该方案能把商业性软件强大的前后处理功能和超级计算机的高速计算能力结合起来。并行程序采用精细时程积分法的并行算法来实现，并给出了节省存储量的一些途径。算例验证的结果表明，并行程序具有明显的加速比和并行效率。     

大跨空间网格结构风振响应主要贡献模态的识别及选取

首先简单介绍静荷载参与比例的概念和基于虚拟激励法的风振响应分析原理。考虑脉动风荷载的空间相关性,推导出脉动风作用下系统背景响应总应变能的计算公式,以及模态对背景响应总应变能的贡献,从而定义了各阶模态的模态贡献系数及模态组合的累积模态贡献系数计算公式,其中模态贡献系数可以准确地识别出所有能被脉动风激振的模态,而累积模态贡献系数可以作为模态组合合理性判别的量化标准。然后介绍了一种简单的补偿模态构造方法,并提出了模态组合的选取方法和步骤。算例分析验证了模态贡献系数和累积模态贡献系数的有效性,以及低阶主要贡献模态和高阶主要贡献模态的重要性,进而指出目前通过比较前若干阶模态的相对误差或仅考虑补偿模态的模态组合选取方法并不合理。合理的模态组合应包含绝大部分主要贡献模态,以满足累积模态贡献系数大于0.9的要求。     

多点输入下大跨度空间网格结构的虚拟激励法

采用虚拟激励法分析大跨度空间网格结构的随机地震响应,从结构节点位移响应方差和加速度功率谱两个方面考察了一致输入与非一致输入下结构响应的差异,得出了一些重要结论。虚拟激励法是一种高效且精确的方法,对于分析大跨度网壳、网架这样复杂结构在多点输入下的地震响应是很合适的。     

土石坝渗透系数反演计算研究

将智能算法引入渗透系数参数反演中,可以实现实时率定渗透系数,更好反映工程实际。本文将采用随机森林算法对支持向量机进行了修正,构造了改进支持向量机的土石坝渗透系数反演计算模型,并运用于某粘土心墙石碴坝计算中,计算结果表明:改进支持向量机方法较支持向量机法更为精确,整体较实测值偏大。该方法更好地反映渗透系数的实时性,具有一定的工程适用性与实际意义。     

Random vibration of a train traversing a bridge subjected to traveling seismic waves

Non-stationary random vibration of 3D time-dependent train-bridge systems subjected to multi-point earthquake excitations, including wave passage effect, is investigated using the pseudo-excitation method (PEM). The motion equation of such a system is established by coupling the train and bridge through wheel-rail contact relationships and accounting for the phase-lags between pier excitations. The horizontal and vertical earthquake excitations are both assumed to be uniformly modulated, fully coherent random excitations with different phases, while the excitation due to track irregularities is assumed to be a 3D, fully coherent random excitation with velocity-dependent time lags. PEM is first proven to be applicable to such time-dependent systems, and is then used to transform the random excitations into a series of deterministic pseudo excitations. By solving for the corresponding deterministic pseudo responses, various non-stationary random responses, including the time-dependent power spectral density functions (PSD) and standard deviations (SD), can be obtained easily. A case study is then presented in which the China-Star high-speed train traverses a seven-span continuous bridge that is being excited by an earthquake. The results show the effectiveness and accuracy of the proposed method by comparison with a Monte Carlo simulation. Additionally, the influences of seismic apparent wave velocity and train speed on the system random responses are discussed.     

预应力结构中柱子及水平连梁对有效预应力影响的分析

本针对实际工程中柱子以及连梁的抗侧刚度对预应力建立的影响，使用经典力学方法和有限元软件建模分析，提出实际解决方法，并提出一般的基于经典结构力学的计算公式。     

大跨网壳结构非一致激励竖向地震响应分析

考虑大跨结构的地震响应随地震动空间变化的特性,研究非一致激励下大跨结构的运动方程,运用虚拟激励法的原理对非一致激励下的大跨网壳结构的地震响应进行分析,在ANSYS软件中将非一致激励考虑为静力计算和谐响应计算。通过对平面直径为80 m的单层球面网壳结构的算例分析,得到了竖向地震作用下网壳结构的地震响应变化规律,并与一致激...     

稳定性系数为隐式函数的边坡可靠度近似计算方法

分析发现在大多数情况下,边坡滑动模式的稳定性系数计算是一个隐函数。导致了在其相应的可靠度研究中建立显式的极限状态方程是不可能的。为了解决这一问题,以边坡稳定性分析的郎畏勒计算模式为例,研究了一种改进的响应面方法。在该方法中,采用郎畏勒分析模式的稳定性系数隐式计算方法取代经典响应面方法的有限元数值模拟计算;为了消除经典方法可靠度指标求解过程中方程线性化带来的误差,研究了采用梯度最速下降法最优化方法求解验算点的过程和步骤。然后给出了改进后的响应面方法近似显式函数拟合和可靠度指标的工作流程,最后采用改进的方法分析一个工程实例。改进的响应面计算过程比经典方法简单适用,工作量较小,具有理论意义和工程应用前景。