含有整体刚体位移杆件系统的几何非线性分析

许多杆件系统中,结构和机构共同存在.应用现有有限元理论很难分析这些杆件系统的几何非线性效应.该文引入多组坐标:总体坐标系、物体坐标系、单元坐标系、节点坐标系和截面坐标系,介绍了一种含刚体位移杆件系统几何非线性效应的共转坐标方法.该文假设梁单元交叉节点为刚性连接,即:节点坐标系和截面坐标系之间的坐标转换矩阵始终不变,明确...     

弯曲缩短对杆件结构非线性分析的影响

为了考察弯曲缩短对杆件结构非线性分析的影响(弓形效应),利用ANSYS用户可编程特性(UPFs)研究了考虑弓形效应的实用方法,采用ANSYS数值模拟方法对若干杆件结构算例进行了弹性及弹塑性大位移分析。算例分析结果表明：对于扁平刚架等易发生跃越失稳的结构,弯曲缩短的影响大,分析时应予以考虑;而对于普通矩形框架结构,弯曲缩短的影响可以忽略不计。采用弓形函数的近似表达式可有效考虑弯曲缩短效应。     

柔性框架结构动力非线性分析的刚体准则法

大跨、高层等柔性结构,其动力响应往往表现出大位移、大转动等非线性特征。动力非线性问题的分析关键在于运动方程的高效稳定求解,以及单元大转动产生的结点力增量的有效计算。动力时程分析通常采用直接积分法,但对于强非线性动力问题,直接积分法难以兼顾计算精度与稳定性。该文基于几何非线性分析的刚体准则,针对杆件结构大转动小应变的非线性问题,提出了一种新型空间杆系结构动力非线性分析的刚体准则法。该方法采用满足刚体准则的空间非线性梁单元,结合HHT-α法求解结构运动方程,并将刚体准则植入动力增量方程的迭代求解过程以计算结点力增量。通过典型柔性框架算例结果表明,该文方法可以有效分析柔性框架结构的强动力非线性行为。与高精度单元相比,该文采用的单元刚度矩阵构造简明,计算过程简洁;与商业软件所用方法相比,单元数和迭代步少,精度高,适于工程应用。     

多刚体与弹性体组合系统的动态分析方法

结构系统的动态分析大致有二类方法:多刚体动力学、有限元法,前者分析多刚体系统,后者分析弹性系统。对多刚体与弹性体组合系统的动态分析尚有许多待解决的问题。本文改进了有限元法,使之不仅能分析弹性系统,又能分析多刚体系统以及二者的组合系统。     

结构中裂纹杆件的动力学分析

杆系结构是一类应用广泛的工程结构，作为杆系结构的基本元素－杆件，常常受到拉、压、弯、扭的联合作用。裂纹杆件的扭转和弯曲，是现代工程结构中一类重要的问题。对于横截面带有裂纹的杆系结构的力学分析，文献上报道较少。本文在先前工作的基础上，进一步提出弯扭庆力函数的概念，将裂纹杆件的扭转问题、弯曲问题和弯扭复合加载问题纳入统一的框架之下进行讨论，得到了用弯扭应力函数表示的剪应力通用表达式。以偏心裂纹矩形截面杆件的扭转问题为例，利用单裂纹一般解及裂纹分割法，导出了问题一组广义柯西型奇异积分方程，通过数值求解，计算了裂纹杆件的扭转刚度以及裂纹尖端的应力强度因子。     

薄壁杆件弯曲和扭转耦合动力方程

本文综合考虑梁的弯曲剪切变形和薄壁杆件的约束扭转变形，由能量原理虚功方程的变分形式。     

具有局部非线性元件的结构动力分析

谐波增量平衡法在描述非线性力时计及多谐分量,是处理强非线性的一个有效方法.在本文中,此法被推广于分析局部非线性结构的稳态响应.被分析的结构分解为若干子结构,所有非线性元件均位于子结构的分界面上.系统的响应用谐波增量平衡法(Incremental Harmonic Balance Method,简称I.H.B法)结合F.F.T.(快速福里哀变换)技术与状态空间的模态综合法分析之.     

杆件的大挠度弯曲问题

本文首先对杆件的大挠度弯曲理论作出一般性的论述,然后对自由端受荷载的悬壁梁,受不对称集中荷载和两端受弯矩作用的简支梁进行了具体分析和计算,对计算结果作了比较和验证。     

一类非线性结构的动力行为分析

对工程中许多非线性结构受迫振动系统动力行为的研究,可归结为对含二次和三次非一性项动方方程的研究。本文针对带参数的此类动力方程,研究了周期轨道、次谐轨道、异宿轨道、混沌等系统的动力行为问题。     

多刚体动力学在结构地震响应分析中的应用

该文将多刚体系统动力学理论应用于结构的地震响应分析中;将结构进行多刚体离散,建立了结构的多刚体-铰链-弹簧系统模型,并给出了多刚体离散化模型中弯曲弹簧的等效刚度系数的计算公式;运用多刚体动力学推导了求解结构地震响应的动力学方程,该方程与传统动力学方程的形式相似,可用一般的数值方法求解。该文最后对一单榀建立墙以及一10层剪力墙结构进行了地震响应的时程分析,并将计算结果与有限元方法计算结果进行了比较,两种方法的误差较小。算例结果表明,该文所提出的多刚体动力学用于结构地震反应分析的方法是可行且有效的。     

完整约束多刚体系统的碰撞问题

碰撞问题是多刚体系统中一个重要的研究领域,在航天飞行器和机器人设计方面经常遇到,本文在等时弹性碰撞(即同时开始碰撞,同时达到最大变形,同时结束碰撞)条件下,通过对受完整约束有根树状多刚体系统、悬空树状多刚体系统、非树悬空多刚体系统的研究,给出了其碰撞动力方程.并给出了实例.     

考虑杆件失稳的网壳结构稳定分析方法

网壳结构在整体失稳之前可能存在杆件失稳, 但目前网壳稳定分析中大多没有考虑杆件失稳问题。该文通过引入杆件初始缺陷的方法研究杆件失稳对网壳结构整体稳定性的影响。首先讨论了单根杆件的单元划分数量、缺陷形式和缺陷幅值的确定方法, 进而分析网壳结构单根杆件失稳后的内力变化及对网壳整体稳定性的影响。算例分析表明:网壳整体稳定分析中可通过对杆件施加初始缺陷有效地考虑杆件失稳的影响;对整体失稳前存在杆件失稳的网壳结构, 有必要引入杆件缺陷考虑杆件失稳的影响, 不考虑杆件失稳会过高估计结构的承载能力。最后提出了网壳结构稳定分析的合理计算流程, 与试验结果的比较表明该文方法合理、有效。     

弹性膜结构几何非线性分析的刚体准则法

提出了一种新型弹性空间膜结构几何非线性分析方法。根据刚体准则的思想,初始受力平衡的单元在经历刚体位移后,其单元结点力方向随单元发生转动而大小不变,单元仍保持平衡。建立了新型三角形空间膜单元,该膜单元由三根空间杆件组成铰接三角形,并在中间张拉薄膜而成,杆件的材料与薄膜相同。所建立的空间膜单元的整体位形由杆单元空间铰接三角形确定,而膜单元的有限弹性变形由内部张拉的薄膜变形确定。由满足刚体准则的杆单元几何刚度矩阵推导了空间膜单元的几何刚度矩阵。根据刚体准则思想,认为膜单元在变形过程中,其刚体位移对其整体变形的贡献较大,而单元的弹性变形贡献较小。采用更新的拉格朗日格式的增量迭代法,在分析的每个阶段充分考虑刚体转动效应,利用小变形线性化理论处理自然变形的剩余效应。该方法几何刚度矩阵推导简单,无需引入对单元大变形的人为假定,可容易地退化为平面膜单元,增量迭代计算过程充分考虑刚体准则,对若干典型空间膜结构算例的分析及与已有方法的比较,验证了所建单元与方法的准确性以及计算效率。     

大挠度索结构的非线性有限元分析

本文基于有限元理论,将大挠度索离散为一系列小挠度索单元,推导出索结构的刚 度矩阵的显式。应用本文介绍的方法,可以计算任意挠度、作用有任意荷载的索结构。经过 算例对比,表明本文方法对于求解索结构是一种很好的方法。     

不确定结构非线性动力分析的增量随机有限元法

针对不确定性结构能力分析中采用线弹性假设的不足。本文提出了预测具有随机参数的非线性结构动力响应的一种数值方法－增量随机有限元方法，可以同时考虑结构参数的随机性和材料非线民生，算例表明，增量随机有限元法可以较地预测随机结构的非线性动力行为。     

结构自振特性分析的非线性模态方法

本文以可分流形的几何观点，应用非线性自治系统的非线性模态的定义及存在条件，使用级数展开形式，得到了原系统模态空间向物理空间变换的非线性坐标变换关系，由此变换关系，得到了模态不变子流形和解偶形式的模态振子，并讨论了模态振子在模态子流形上的轨道性质，文中附有算例。以证明方法的应用。     

基于多参数强度准则的砼结构非线性应力分析程序设计方法

将Ｇｅｒｓｔｌｅ～Ｓｔａｎｋｏｗｓｋｉ增量型非线性砼本构关系和Ｏｔｔｏｓｅｎ四参数等强度准则引入传统扔限元方法中,提出相应的计算程序设计。     

基于柔度修正的局部刚体化结构动力模型简化方法

提出一种基于柔度修正的局部刚体化结构动力模型简化方法。以复杂工程结构的有限元模型为基础,根据运动同步性假设将结构分成若干同步性区域,对每个区域引入准刚体模态,实现对结构的简化。同时对简化方法进行误差分析,利用柔度修正的思路实现对简化变化矩阵的修正,得到更精确的简化结果。以海洋平台结构作为算例应用该方法,得到了比较满意的简化结果。     

悬臂梁非线性大变形分析

工程中弹性大变形问题的余能中包含着与微元旋转有关的量,因此可将工程中的弹性大变形的余能分解为余能转动部分和变形部分组成,基于这一思路,本文以几何非线性余能原理概念为基础,通过算例分析验证了该原理可用于解决几何非线性大变形问题。     

摇摆结构刚体模型研究综述

合理的理论模型对于结构分析至关重要,摇摆结构理论研究中应用最为广泛的模型是摇摆刚体模型。该文对摇摆结构刚体模型进行了较为系统考察与总结,对摇摆刚体模型的研究起源与研究现状进行了介绍,针对经典摇摆刚体模型、其他典型摇摆刚体模型、相关试验研究、有限元模拟及其在结构体系中的应用进行了探讨,指出了已有模型的优点与局限性,提出摇摆结构刚体模型未来研究的关键问题,为建立更完善实用的摇摆结构刚体模型及应用于摇摆结构分析提供了参考。