解决动力接触问题的一种新方法

针对目前在强夯法中求解接触面动应力问题方面存在的缺陷,本文作者首次提出了采用单位脉冲荷载法来解决动力接触问题,并编制了三维有限元程序进行动力计算。相对于其他的解决方法,本文方法的计算结果比较符合工程实际情况。     

缝合复合材料低速冲击损伤研究

通过三维动力学有限元法,采用空间杆单元来描述缝线,结合试验系统地研究了缝合复合材料的低速冲击损伤问题。采用修正的赫兹接触定律计算冲击接触力,NewMark直接积分法求解运动方程,求解冲击过程中的应力应变;在Chang和Hou等的分层扩展准则基础上,提出一修正的分层扩展准则并考虑纤维断裂,建立了分析低速冲击损伤面积的方法;对相同铺层的缝合与未缝合复合材料层板进行了低速冲击试验。分析结果与实验结果具有良好的一致性,证明本文中提出的修正的分层扩展准则是正确的。计算及试验结果均表明,在相同冲击能量作用下,缝合使冲击损伤面积明显减小。      

利用形状记忆合金的SME特性提高复合材料板抗低速冲击性能的有限元分析

应用有限元方法分析了利用形状记忆合金(SMA)的记忆特性(SME)提高复合材料抵抗低速冲击的能力,建立了SMA复合材料板的本构关系和有限元分析模型,利用修正的Hertzian接触定律确定冲击接触力,应用Newmark直接积分法求解方程;研究结果表明利用SMA的形状记忆功能可有效地改善复合材料板的低速冲击响应性能.     

复合材料加筋结构的流固耦合振动及动力响应分析

本文通过引用阻尼单元刚度阵法,并用结构有限元与流体边界元相结合的方法对复合材料结构的流固耦合振动及动力响应问题进行研究,较好地反映了复合材料结构动力响应特征。采用修正的RITZ向量法和Newmark直接积分法求解振动及动力响应问题,避免了质量阵因附连水质量阵不对称而引起的求解困难。作为数值分析例子,文中分别计算了船体悬臂板与加筋板结构的自由振动与动力响应问题,并对一复合材料舱段进行了水下爆炸当量载荷的振动与响应计算。     

流体固体动力耦合分析的有限元法

应用有限元法探讨了流体、固体接触界面由无限接触点对组成,并以接触点对的瞬态接触内力作为待定变量的流体固体动力耦合模型的数值求解方法。分析了流体、固体域插值函数的特点,用二维八节点等参元及流固接触面上的接触点对单元,对流固耦合系统进行了离散化处理;并采用变分原理推导了反映流体固体动力相互作用机理的接触约束矩阵(或称动力耦合矩阵),建立了有限元控制方程,给出了完整的数值计算方法,研编了动力耦合系统的分析程序。数值计算结果与经典理论解误差很小,验证了动力耦合模型和有限元求解方法的正确性及其较高的计算精度。     

结构—介质单侧接触SH波散射动力相互作用的边界元分析

本文探讨了瞬态ＳＨ波作用下单侧接触的结构－介质动相互作用问题。给出了瞬态边界元列式，利用迭代技术计算了接触面上的响应。计算表明接触摩擦对动力呼应有很大的影响。     

基于模态柔度矩阵的结构损伤识别

基于模型修正技术的结构损伤识别方法,无需事先知晓结构的损伤位置,比仪器直接探测更具优势。模型修正大多以模态频率和振型为修正目标。然而,结构损伤对系统的模态频率和振型影响较小,采用模态频率和振型为目标的传统修正方法,难以识别出结构的损伤。为此,引入对结构损伤极为灵敏的模态柔度矩阵,研究以模态柔度矩阵为目标函数的损伤识别方法。选取某带孔的矩形长铁片为研究对象,沿其纵向等分为31块,计算模态柔度矩阵关于各等效模量相对量的灵敏度。结合灵敏度矩阵,利用实测和有限元模型间的柔度矩阵残差建立目标函数,并引入正则化方法求解目标函数的超定方程组。经过9次迭代目标函数收敛,损伤识别结果与实际值保持高度一致,从而验证该方法的正确性和实用性。     

工程结构非线性动力响应数值分析显式积分格式的研究

工程结构非线性动力响应数值分析中时间积分的处理是其难点之一,它关系到此类动力响应分析程序的运算效率及分析精度。本文详细介绍了有限元直接积分法中显式积分格式及其稳定性条件。通过分析可看出,对于求解强冲击载荷作用下的非线性结构动力响应及波传播等问题,显式算法是一种好的选择。文中给出了各种类型单元稳定性条件下临界时间步长△tcrit的计算公式,并以数值算例给出了实现的步骤。     

干摩擦阻尼系统动力响应分析的迭代方法

本文提出了一种求解干摩擦阻尼系统稳态动力响应的迭代方法.此方法基于一次谐波平衡,同时保证计算状态下与原始模型下干摩擦阻尼器所消耗的能量相等,从而保证了迭代过程收敛,计算精度与等效粘性阻尼法相当.方法可用来分析带任意多个干摩擦阻尼器的系统,并可方便地与有限元分析程序包相连接.算例表明,计算结果与直接积分法所得结果吻合.     

弹性DEM方法在杆系结构中的应用研究

基于颗粒离散元方法（DEM）,结合杆系结构的特点,提出了一种适于杆系结构问题分析的DEM模型。对颗粒元相应的质量和转动惯量计算公式进行了修正;通过能量等效原理推导了杆系DEM模型分析时弹簧接触刚度系数表达式;将瑞利阻尼引入到DEM方法之中,给出了阻尼常数计算公式并用算例进行了验证。将该方法应用于杆系结构弹性分析,包括静动力与几何非线性大变形问题的空间框架结构和网壳结构等多个算例,计算结果与有限元方法结果吻合良好。DEM方法的特点是将动力分析和几何非线性分析自动包含在运动方程的计算之中,不用组集刚度矩阵,无需迭代求解。杆系DEM模型非常适宜处理杆系结构大变形及动力非线性问题,尤其是在结构进入强非线性之后的模拟分析。