含机构位移起重机主副臂组合臂架结构几何非线性分析

工程中很多起重机械含有控制吊重位置的机构,这些附加机构约束了起重机臂架结构承载变形后的位置。机构的作用可以等效为施加到结构上的广义外力,这些外力与结构位移和机构自由度是高度耦合的。对臂架结构按长度方向划分了多个子结构,将子结构的内部位移凝聚到了左右端面上。基于共旋坐标法,建立了随子结构一起运动的随动坐标系,推导了子结构单元的广义节点内力。以履带式起重机的主副臂组合臂架结构为例,考虑到臂架需要通过变幅机构进行约束和控制,给出了机构位移附加在臂架上的广义节点外力及其导数。最后,通过起重机的副臂工况算例,给出了在不同载荷下臂架结构位移以及约束机构位移,验证了分析方法的正确性和合理性。     

子结构位移迭代法修正软管空间形态

为解决四点约束问题,根据非线性有限元理论和Newton-Raphson荷载增量法结合集矿机运动产生的动约束边界条件,首先计算出软管在两个真实边界点约束下的空间构型。然后将两点约束的软管构型数值解作为四点约束问题的初始条件,采用子结构位移迭代法,对两点约束的软管空间形态进行修正,从而使软管的空间曲线通过实测的四点。这样,深海采矿实时动态跟踪软管的空间方位测量技术能融入有限元理论计算。     

地下结构整体式反应位移法的改进

整体式反应位移法是目前常用的地下结构抗震实用分析方法,但在求解等效输入地震荷载的过程中,需对自由场土层模型中土-结构交界面所包围的所有土体单元施加自由场惯性力,处理过程相对复杂。该文基于有限元离散模型,从理论上证明了整体式反应位移法中由结构周边应力引起的等效地震荷载可通过仅由一层土体单元构成的子结构模型的一次静力分析获得,由此提出了一种基于土体内部子结构的地下结构整体式反应位移法,即改进方法一;进一步论证了改进方法一中内部土体子结构的惯性力对等效地震荷载的影响可以忽略,在此基础上提出地下结构整体式反应位移法的改进方法二,该方法避免了土层介质自由场惯性力的计算与施加,从而有效简化了整体式反应位移法的实施流程。通过与传统整体式反应位移法的对比分析,验证了该文改进方法具有良好的计算精度,可用于地铁车站、地下隧道等地下结构的地震反应分析与抗震性能研究。     

子结构试验的多自由度力-位移混合控制方法研究

现代结构试验通常抽取结构的一部分进行子结构拟静力或拟动力试验,同时对子结构边界进行近似处理,简化加载方案,以期在现有试验条件下满足大比例尺试验的需求。然而,这种方法应用于复杂构件时会带来较大的误差,特别是各向刚度差异很大的构件,由于各自由度之间的耦合效应,以及传统试验装置控制模式和精度的限制,难以实现轴向、剪切、弯曲以及扭转自由度之间的同步协调加载,加载误差严重影响了结构抗震性能评估试验的准确性。针对子结构试验中耦合多自由度同步协调加载问题,利用力-位移混合双闭环控制策略实现多自由度之间的解耦,采用鲁棒性PID控制方法,以减少多自由度同步协调加载过程中试件的材料非线性和加载装置的几何非线性带来的误差,提高子结构试验的精度。通过以某构件的子结构拟动力试验为例验证了所提出的力-位移混合控制方法的可行性和正确性。     

空间杆系结构的弹塑性大位移分析

为适当降低杆系结构弹塑性分析的计算量,该文假设单元塑性变形集中于单元端部。在单元端部截面上,将截面分割为若干小块面积,用小块面积中心处材料的弹塑性性能代替整个小块面积的弹塑性性能。通过对小块面积弹塑性性能的分析,得出端部截面的弹塑性刚度,再将其与单元内部弹性部分的截面刚度沿杆长进行Gauss-Lobatto积分,由此获得梁单元的弹塑性刚度矩阵。该文对小面积中心点采用基于材料应变等向强化的弹塑性本构关系,为准确分析杆端截面小块面积的弹塑性应力状态,该文提出了有效的应力调整算法以修正计算过程中偏离屈服面的应力值。数值算例表明,该文方法准确、高效、可靠。     

爆破地震速度位移激励多质点系结构动力分析

建立了以速度位移激励多质点系的工程结构动力平衡分程,并导出以振型分解反应谱法求解地震动作用(力)的算式,方法更适合爆破工程结构动力响应的分析.     

长周期结构相对位移反应谱研究

在对长周期结构进行抗震设计时,或采用基于位移的性能设计方法进行结构设计时,或采用各种结构控制技术对结构进行减隔震设计时,需要用到相对位移反应谱,而目前各国规范给出的一般都是某种标准化的绝对加速度反应谱。本文指出了国内外目前在用的部分规范提出的长周期反应谱存在的问题,采用80条高通低截止频率（0.025~0.125 Hz）、加速度峰值≥0.10 g的水平向强震记录,计算了周期0~10 s、阻尼比0.10~0.40的相对位移反应谱,研究了位移谱的影响因素及控制参数,建立了考虑震源参数、地震动幅值特性、场地条件、谱控制参数、阻尼比调整系数的可供长周期结构设计使用的弹性相对位移谱,给出了实用化计算公式及地震动位移峰值。结果表明,相对位移谱卓越周期是控制位移谱谱值及形状的重要参数;本文研究得到的相对位移谱能较好地拟合实际相对位移谱。     

重力式与格构式组合支挡结构位移和应变地震响应的振动台试验研究

重力式挡土墙与格构式框架护坡组合是典型的高边坡支护方式,其地震作用下的动位移和动应变响应特性是颇为关注的问题,为此设计了一个比尺为1:8的边坡模型,开展大型振动台试验研究。试验结果表明：支挡结构只在水平向地震波作用下产生水平向的动位移响应,X向激振下的动位移负峰值和XZ双向激振下的动位移正峰值较小。当激振加速度 ≤0.6g时,在X向或XZ双向激振下,动位移正峰值和负峰值基本相同,当 ＞0.6g时,X向激振时动位移正峰值大于负峰值,而在XZ双向激振时负峰值大于正峰值。在X向或XZ双向激振下,当 ≤0.6g时永久位移响应幅度较小,而当 ＞0.6g时响应强度急剧增大。XZ双向激振时永久位移量稍大于X向激振且方向相反。重力式挡墙的动位移模式为平移与转动的耦合,且动位移模式的变化与地震动方向、烈度相关;格构式锚杆框架梁的动位移模式为平移。在水平向地震波作用下,重力式挡墙墙顶和框架梁产生较大的正向动应变响应。     

格构式塔架结构多源异构监测数据融合及动态位移重构研究EI北大核心CSCD

结构动态位移响应在结构健康监测和振动控制领域具有重要意义,但格构式塔架动态位移的准确测量仍是一项具有挑战的任务。提出了一种综合利用高采样率加速度和低采样率应变的数据融合方法,实现了格构式塔架动态位移的准确重构。提出适用于格构式塔架的应变⁃位移映射方法,可以由若干个测点应变计算出任意点的动态位移;使用多速率卡尔曼滤波算法将应变导出位移与加速度相融合,以进一步提高位移采样率和精度。采用某输电塔结构作为数值算例,结果表明:在采样比为100和噪声信噪比为5 dB的情况下重构位移误差分别仅有2.3%和2.11%,证明了所提方法具有高精度。最后开展了某54.5 m高输电塔的真型试验,实测结果进一步验证了所提方法的准确性和可靠性。     

考虑焊接球节点变形的网壳结构多尺度有限元分析方法

为了同时分析焊接球节点的局部受力和网壳的整体受力,根据多尺度有限元法的思想,将焊接球节点以及它所连接的杆件长为S的一小段作为微观尺度模型采用实体单元离散,结构的其余部分作为宏观尺度模型采用梁单元离散。根据经典欧拉梁理论的平截面假定推导了两种尺度模型界面上的位移增量约束方程,并给出了基于Updated Lagrangian 法的位移增量约束方程引入方法。给出了S 的估计值并采用Zienkiewicz-Zhu 后验误差估计理论来确定它是否合理。以考虑节点屈服的单层球面网壳弹塑性静力稳定性分析为例说明了该方法的有效性和可行性。     

甲虫前翅中的三维复合材料结构

为了设计开发轻量型仿生复合材料,考察了甲虫独角仙成虫前翅的结构,得到了甲虫前翅及其小柱结构的简易模型。观察结果表明: 独角仙前翅为具有以小柱为中空层的夹芯层状三合板结构,这种结构为一种轻量型的复合材料板材;小柱中的纤维通过大于90°弯曲与上层及下层中的纤维连续相连接,这种结构对层状纤维强化的复合材料可以极其有效地提高层间的抗剥离性能。     

分析复合材料螺栓连接接头静强度的一种方法

根据复合材料机械连接区逐点逐层破坏的物理本质,采用了每层破坏单元刚度退化和应力空间二阶张量破坏准则,用有限元素法,计算了T300/648碳纤维复合材料21种不同铺层情况的接头强度,分析了它们的破坏模式和破坏过程并与试验结果进行了比较.      

空间刚架结构钢-混结合段疲劳性能试验研究

为了解空间刚架结构钢-混结合段的疲劳性能,按照几何、物理及边界相似准则设计了1∶2的大比例试验模型,进行了设计寿命期内疲劳加载,测试了疲劳加载过程中钢-混结合段结构主要构件以及焊缝、剪力键的应力及变形情况。试验结果显示：空间刚架结构钢-混结合段在疲劳荷载作用过程中的应力水平较低,应力分布基本无变化,钢与混凝土相对滑移量很小;疲劳荷载作用后钢结构、混凝土结构无表观裂纹,超声波探伤结果表明疲劳荷载作用后钢结构焊缝无超标缺陷;结合段顶部钢与混凝土之间的界面粘结被破坏,但由于剪力键的作用,钢与混凝土的最大相对滑移量为0.036mm;该空间刚架结构钢-混结合段具有良好的疲劳性能。最后从疲劳性能的角度对钢-混结合段的合理构造设计进行了讨论。     

复合材料管接头拉扭作用下胶层应力分析

发展了一种复合材料胶接管接头在拉伸和扭转载荷作用下胶层内应力分析模型。该模型利用管接头结构中缠绕法成形的管和套管材料、几何形状和所承受载荷的轴对称性,采用一阶层合板理论分析管壁的应力和变形。通过管接头中管、套管和它们之间胶层的位移协调性确定胶层内的应变和应力,从而建立了管接头结构的平衡方程。本模型计算了缠绕角为54°和26°管接头胶层内剥离应力、轴向剪切应力和切向剪切应力,计算结果与有限元分析结果相吻合。      

THE ETM METHOD FOR ASSESSING THE SIGNIFICANCE OF CRACK-LIKE DEFECTS IN ENGINEERING STRUCTURES

The Engineering Flaw Assessment Method, EFAM, is presently being developed at GKSS. It consists of several individual documents for determining material properties and the crack driving force. The present paper briefly describes the document EFAM ETM 97 which provides guidance for estimating the crack tip opening displacement (CTOD) and the J-integral as driving force parameters for homogeneous structures. The CTOD and J can be expressed as functions of applied force or applied strain.     

直角坐标系下层状地基力学计算中的传递矩阵技术

给出了在直角坐标系下计算层状地基力学问题的传递矩阵技术,改变了过去只能在柱坐标系下求解层状地基力学问题的状况,大大地简化了任意荷载作用下层状地基力学问题的计算。从直角坐标系下弹性问题的基本方程出发,通过改变坐标系的常规位置,成功地利用Laplace变换及其微分性质,首次推导出直角坐标系下的状态控制方程和对应的传递矩阵,并给出了利用该方法的求解过程。