双曲抛物面悬挂薄壳结构工作性能的研究

本文对方形平面双曲抛物面悬挂薄壳结构进行了理论分析和模型实验,论证了悬挂薄壳结构的设计概念和方法。将悬挂薄壳结构与同一模型的索网结构之工作性能进行了比较,证实了悬挂薄壳结构既具有索网结构和一般薄壳结构的优点,同时又避免了两种结构各自的弱点。     

椭圆平面双曲抛物面碳纤维索网的非线性振动

由于椭圆平面双曲抛物面碳纤维索网非线性振动是其抗震设计的基础, 在考虑温度变化的基础上, 建立了椭圆平面双曲抛物面碳纤维索网的非线性振动控制方程, 采用Galerkin原理及L-P法求出了其非线性振动的近似解析解.在把碳纤维索网与钢丝索网比较的基础上, 分析了温度、振幅、索网垂度等因素对其非线性振动的影响.结果表明, 温度升高将使索网非线性自振频率降低, 振幅和索网垂度增大会使索网非线性自振频率增大.     

椭圆双曲抛物面碳纤维索网非线性固有振动

在考虑温度变化的基础上,建立了椭圆双曲抛物面碳纤维索网的非线性振动控制方程,采用Galerkin 原理及L-P法求出了椭圆双曲抛物面碳纤维索网非线性固有振动的近似解析解.在把碳纤维索网与钢丝索网比较的基础上,讨论分析了温度、振幅、索网垂度等因素对椭圆双曲抛物面碳纤维索网非线性振动的影响.得到了温度升高将使索网非线性自振频率降低,振幅和索网垂度增大会使索网非线性自振频率增大的结论.     

椭圆平面双曲抛物面索网的自振特性

椭圆平面双曲抛物面索网采用封闭的空间曲梁作为边缘构件，受力合理，是工程上经常采用的悬索体系形式。本文给出这一类典型索网结构的自振频率及振型图和自振频率随结构参数、几何参数的变化情况。     

双曲抛物面浅壳力学性能分析

本文从研究扁壳的挠度和内力的混合函数的重调微分方程出发,利用力的变分原理,得到了均布荷载下双曲抛物面浅壳挠度和内力的精确解,分析了结构初始曲率及扭率对其刚度的影响,从而建立了关于弯曲曲率和扭率两个判别条件.当结构初始弯曲曲率小于其判别值的下界时,结构可视为双曲扭壳,当结构的初始扭率大于其判别值上界时,则可忽略弯曲效应,视结构为无矩状态,对于这两种情况计算误差均不大于百分之一.     

单层双曲抛物面网壳的抗震性能

研究了单层双曲抛物面网壳的自振特性和地震反应,分析了各种结构参数包括:边梁刚度、矢跨比、跨度变化对网壳自振特性和地震反应的影响,得出了水平地震反应比竖向地震反应大的结论,并对此类结构的抗震设计提出了建议.     

单层椭圆抛物面网壳结构非线性整体稳定研究

以具有实际工程意义的30 m×30 m跨度的单层椭圆抛物面网壳为研究对象,利用ABAQUS有限元程序对网壳的非线性整体稳定性能进行系统的分析,同时考虑矢跨比、初始几何缺陷、约束条件等因素对该网壳稳定性的影响.考察网壳的屈曲模态、屈曲路径,求出了全过程曲线和极限稳定承载力,全面了解单层椭圆抛物面网壳整体非线性失稳的规律性.研究表明:网壳极限承载力随着结构矢跨比的增加而逐渐增大;对竖向荷载的不对称分布和初始几何缺陷比较敏感,半跨竖向的屈曲荷载仅为满跨竖向的70%;支座刚度的增大可适当提高网壳的极限承载力.     

材料强度通用方程式的探讨：椭圆抛物面准则的推广应用

本文用椭圆抛物面作为复杂应力状态下材料强度的破坏面。这一破坏面模式用某些混凝土双向和三向实验研究资料验证,符合得较好,同时,第一、第四强度理论均可从上述模式中导出。因此,它可以连续描述脆性断裂到塑性流动破坏的完整过程,把脆性与塑性材料的极限强度公式统一在同一方程之中。本文讨论了诸主要强度理论与椭圆抛物面模式的关系。     

单层平面索网幕墙结构非线性分析

针对单层平面索网幕墙结构静力分析的特点,提出了二节点直线杆单元有限元模型。建立了非线性有限元基本方程,利用Newton—Raphson法进行计算,编写了相应的有限元程序。结合实例对索网结构的位移和应力进行了计算分析,并与ANSYS软件计算结果进行了对比,二者吻合较好。分析结果表明此单元模型有较好的精度,能适用于单层平面索网幕墙结构的非线性分析。     

吊点刚接核筒式悬挂结构动力特性分析

对悬挂结构研究所广泛使用的吊点铰接的层间剪切模型进行了改进,建立了中央核筒式把吊点改为刚接的高层建筑悬挂结构体系的新的计算模型,利用奇异函数推导了结构的侧移刚度矩阵,并进行了动力特性分析．分析结果表明所建立的模型能很好地反映结构的性质．     

大跨度连续刚构轻型三角形挂篮的设计

分析比较预应力混凝土桥梁采用悬灌挂篮的设计优化指标，结合韩家店1号特大桥的挂篮设计，在挂篮形式上选取了比较优势的三角形挂篮．研究了该种类型挂篮各构件的传力机理，建立了三维空间有限元模型，详细分析了在施工过程和走行过程中挂篮各构件的受力和变形情况．设计的三角形挂篮符合使用要求，计算结果满足各施工过程受力和变形的要求．     

弹性悬索的非线性分析

本文是文献［１］的续篇,主要对弹性悬索在系列集中荷载作用下的非线性性能进行更细致的分析,以解析形式对其非线性张力、水平和竖向位移计算作了系统而完整的解答。     

耦合热弹性平面问题的有限元法基本方程

在耦合热弹性问题变分原理的基础上,导出非定常温度场热弹性平面问题的有限元法基本方程。推导中,弹性平面划分为三节点三角形单元,时间过程划分为时间元,时间元中各变量(节点的位移和温度)随时间作线性变化。得出以各节点在每个瞬时(时间元的端点)的位移和温度为待定值的两组耦合的线性代数方程组,即基本方程。     

磁悬浮盘片支承原理的研究

通过分析盘片在磁场中受到的磁场力,提出了磁悬浮盘片的支承结构,分析了电磁铁与传感器在3种不同布置方式下获取盘片信息的数学模型,对盘面信息的数学模型推导了控制信号的计算公式.最后根据支承结构原理给出了磁悬浮盘片装置的应用实例.     

悬索管道跨越结构静动态有限元仿真

对大型悬索管道跨越结构静动态分析方法进行了系统的研究,以某悬索管道跨越结构设计方案为背景,按照实际结构特点,应用大型有限元分析软件ANSYS建立了三维有限元模型．对有限元计算模型进行静力、模态和风振反应的有限元分析．结果表明：静力计算中,悬索管道跨越结构各构件处于较低的应力状态．模态分析中,得到了结构的前二十阶固有频率．在模态分析的基础上,进一步对管桥进行风振分析．动态分析结果表明,结构加速度响应曲线与输入的数据趋势类同,主索上的应力响应峰值比较小,管桥的应力响应峰值明显增大．     

椭圆截面活性银纳米管表面等离激元受激辐射放大研究

基于有限元方法研究了内核包含活性介质的椭圆截面银纳米管的表面等离激元受激辐射放大（SPASER）特性. 研究发现,在电场偏振方向与椭圆长轴之间的夹角θ为0°时,当银纳米管活性内核的增益系数k增加到0.281 8,将在639.3 nm波长位置处产生表面等离激元（SP）偶极超共振;此时,在银纳米管表面可获得的表面增强拉曼因子可达到约2.56×1018,其足以满足单分子检测的要求. 在θ = 90°时,当k值增加到0.081 7,将在742.3 nm波长位置处发现SP偶极超共振. 此外,当θ = 0°时,银纳米管的SPASER增益阈值将随着银壳层厚度的减小而逐渐减小;当θ = 90°时,银纳米管的SPASER增益阈值将随着银壳层厚度的减小而逐渐增加. 当θ = 45°时,随着内核增益系数变大,将逐渐在两不同的临界波长位置观察到SPASER现象,因而具有较好的双频特性.     

柔性边界索网结构受力分析

提出一种以双向多跨连续,柱间以索桁架连接的柔性边界索网结构,并结合天津一汽成品车停放场悬索工程,运用通用有限元分析软件ANSYS对其进行非线性有限元分析,并与一般边界为刚性的索网结构受力性能进行了比较。索桁架作为结构的柱间支承,在保证其预应力情况下, 有足够的刚度承担竖向荷载以保证其结构的稳定,结构的索桁架和索网能够很好地协同工作;在经济性能有很大的优势,使结构耗钢量比单跨刚性边界索网结构有较大的降低。分析结果表明柔性边界索网结构是一种理想的新型结构形式。     

椭圆开孔层合板剪切屈曲仿真预报

为预测不同纤维角度铺层复合材料层合板在中心不同椭圆尺寸开孔下剪切承载能力,利用有限元软件包进行仿真分析.通过改变纤维角度铺层方式和开孔几何参数,得到层合板屈曲载荷变化规律.结果表明(0/90)4和(-45/45)4层合板屈曲特征值随椭圆偏轴角θ=45°对称分布,(-15/75)4和(-30/60)4随θ=45°反对称分布,这主要由于其纤维铺层角度与载荷矢量方向成对称和反对称分布.此外,仿真得到最优椭圆开孔偏轴角度θ为0°,其剪切屈曲特征值随不同椭圆尺寸(c/a=0.1,0.2,0.3)增大而线性减小等规律,这是因为c/a增大扩大了椭圆开孔面积,从而减小了层合板的承载能力.本文最后采用四杆夹具结构进行对角拉伸进行静态加载实验,仿真计算结果和实验屈曲临界值吻合.