基于索合力线形状的车辐式结构找形方法

深圳宝安体育场采用了长轴 237m、短轴230m、进深54m 的椭圆形车辐式张拉结构,结构找形是该项目设计的关键。该文在分析车辐式张拉结构受力特点的基础上得出车辐式张拉结构上弦、下弦拉力的合力线在一个曲面上,形成上弦、下弦合力线虚拟结构。基于平衡荷载与合力线虚拟结构拉力水平分量之间的关系,给出了计算合力线虚拟结构形状的有限元列式;根据合力线虚拟结构形状和上弦、下弦拉力水平分量的比值确定飞柱的上、下节点位置;根据索桁架上弦和下弦两端端点坐标、索拉力水平分量及吊索拉力和节点荷载,确定整个车辐式张拉结构的形状。
给出了找形后结构分析和索张拉控制的初应变计算公式以及边界结构弹性变形的处理方法;对深圳宝安体育场车辐式张拉结构进行了找形。该文的找形方法计算简单、准确,既可以通过编制有限元程序计算,也可以通过现有有限元软件实现。     

双向张弦梁在地震荷载作用下的稳定性分析

双向张弦梁作为一种新型的大跨度空间钢结构形式,是介于刚性结构和柔性结构之间的杂交结构体系,相对于普通结构具有明显的受力稳定问题,其稳定性问题值得研究,尤其是地震荷载作用下的动力稳定性分析。本文针对双向张弦梁结构在三向EL-Centro波作用下的动力特性,提出地震荷载作用下动力稳定性的三种判别方法:索内力判别、荷载-位移曲线判别和动力响应判别,来确定结构动力失稳的临界荷载值,以此了解双向张弦梁结构的动力失稳特点,为以后的工程设计提供参考。     

薄膜体系找形设计中二次找形方法的提出及其力学原理

介绍了利用非线性有限元法进行薄膜体系找形分析的相关理论和相应的有限元计算公式,在此基础上提出了二次找形的概念,指出只有通过二次找形后得到的曲面才是在工程实践中能够真正实现的形状,并通过理论和工程算例证明了本方法的正确性和有效性。     

张弦梁结构若干问题的探讨

张弦梁(桁架)结构已在我国大型工程中有所应用,但对该种结构的设计和施工过程的理论研究并不完善.对张弦梁结构设计和施工过程中的若干问题进行了较为深入的理论研究,包括该结构各个单元的预应力分布、施工过程的模拟分析等.首先,将平衡矩阵理论推广应用于包含索杆梁三种单元的杂交空间结构,给出了二节点梁单元和杆单元单元平衡矩阵的一般表达式,并对一小型张弦梁结构的整体平衡矩阵进行了分析,求得其独立自应力模态数为一.其次,提出了基于将索、杆单元和梁单元分开的结构分块的分析方法--局部分析法.该方法不仅可以用来求解张弦梁结构的初始预应力分布,同时也可以用于确定体系的零状态几何形状.因而求解张弦梁结构初始预应力分布就有了两种方法.最后,算例分析验证了方法的正确性.     

基于ANSYS的架空输电线找形分析

介绍了架空输电线找形分析的解析法,引入了非线性有限元找形的基本原理,提出了架空输电线ANSYS找形分析的有限元精确方法,分析结果表明,该方法具有较高的准确性。     

考虑索自重作用下找形的一种方法

悬索结构是一种柔性结构，它与刚性结构不同，在承受荷载以前，必须赋予其一定的形状，本文采用了几何非线性增量有限元位移法，在考虑索的自重作力用下进行悬索结构成形分析。     

张力膜结构的找形分析

张力膜结构的形状不能随意选择,设计时首先要确定满足平衡条件和建筑要求的表面形状。本文根据大位移理论,得出了适合于张力膜结构的几何非线性有限元方程,给出了采用几何非线性有限元法确定张力膜结构的初始形状的方法,对预张应力的确定及找形问题的非线性方程求解收敛准则提出了建议。文中给出了几个找形算例,算例表明本文的找形方法是有效、正确的。     

双向张弦梁结构的多维地震响应分析和计算

采用随机振动理论的功率谱法,对双向张弦梁结构在多维地震作用下的动力性能及抗震计算两方面问题进行了探讨。以一个90m×90m的双向张弦梁屋盖结构为算例,分析了结构的自振特性、多维地震下的位移和内力响应特点、各地震动分量对结构响应的贡献以及上下部协同工作的影响等。在地震作用计算方面,对组合振型数的选取、预应力效应的影响、阻尼比的敏感性以及《建筑抗震设计规范》(GB50011)的多维地震效应组合方法的有效性进行了考察。对双向张弦梁结构的一些非常规地震响应特点给予了强调,提出抗震计算方面的建议,可供设计人员参考。     

张弦梁(桁架)结构两端张拉施工找形方法——分级卸载法

对张弦梁(桁架)结构的找形问题进行了深入研究,根据该类结构的受力特点,提出了分级卸载法,并应用于该类结构两端张拉施工过程的找形分析。该方法无需假定结构零状态几何,而可以一次得到对应于初状态(即预应力态)几何的结构施工放样尺寸(即零状态几何),并通过分级加载对该方法的精度进行了检验。     

角点支承双向密肋楼盖试验与极限平衡荷载计算方法

为了了解角点支承方形区格钢筋混凝土双向密肋楼盖的受力性能与破坏形态,寻求极限平衡荷载计算方法,进行过一块尺寸为5.46m×10.92m角点支承的两跨连续方形区格双向密肋楼盖的短期荷载试验,根据试验结果,提出了此种楼盖结构的破坏机构,并由此推导出角点支承方形区格钢筋混凝土双向密肋楼盖的极限平衡荷载计算公式。     

基于载荷损伤分散的严重谱选取方法初探

在飞机结构设计定型阶段,要综合考虑结构的差异和载荷的分散性评定机群的安全寿命。美国空海军联合规范指南JSSG-2006、标准MIL-STD-1530C和我国国军标GJB67.6A-2008提出采用90%谱(严重谱)进行飞机结构耐久性分析和试验,但并未给出严重谱严重程度的选取准则。该文以机群载荷损伤分散描述机群载荷分散,初步探讨了载荷谱严重程度的选取方法。假定指定谱下的结构寿命和机群载荷损伤均服从对数正态分布,在综合载荷损伤和结构分散性的寿命分布基础上,分析了严重谱下的寿命可靠度。按机群安全寿命满足99.9%的可靠度要求,以载荷损伤覆盖概率描述载荷谱严重程度,给出了载荷谱严重程度的表示形式,并针对典型的飞机结构分散和载荷损伤分散性参数,给出了典型的载荷损伤覆盖概率取值。分析表明严重谱的严重程度与载荷损伤分散性和结构分散性均有关,基于损伤的90%严重谱可以保证机群内超过99%飞机的使用安全。     

地铁列车振动对隧道结构激振荷载的模拟

本在现场试验的基础上,利用频谱分析方法,得出由于地铁列车振动而起的轨道振动加速度的数定表达式,根据车辆系统振动简化模型,建立了正确的模拟轮系的运动方程,从而推导出地铁列车振动荷载,为进一步分析列车振动荷载作用下地下结构动力响应打下了基础。     

基于多柔体动力学理论的接触网找形方法

基于绝对节点坐标法描述的多柔体动力学理论,提出了一种接触网找形方法.考虑到接触网大变形的非线性问题,采用基于绝对节点坐标法(ANCF)描述的变长度索单元对接触网进行离散,通过多柔体动力学理论对变长度索单元的动力学方程进行推导;根据静力平衡条件对动力学模型进行退化处理,推导了张紧索单元的找形方程.同时考虑接触线的预驰度问...     

索形优化后的双向张弦梁索力静载试验设计与研究

基于平衡荷载值确定双向张弦实腹梁结构的形状,设计了一个索形优化后的双向张弦梁整体结构索力静载试验。用万向节模拟撑杆与上弦钢梁节点,用特制花篮螺丝和改装的U型绳卡模拟拉索张拉端和锚固端,采用多点分配梁杠杆集中加载与跨中直接吊挂加载相结合的加载方案。试验结果显示,经过索网形状优化之后,竖向荷载增大到设计平衡荷载值时,双向各索索力值相近,分布均匀,明显改善受荷阶段结构中的索力分布。双向张弦梁下弦索对非对称活载尤其是二分之一跨分布形式较为敏感,可能出现边跨索力超过同级全跨荷载下的现象。     

大跨度悬吊索系结构目标位置成形分析方法

针对大跨度悬吊索系结构,建立了一种精确的结构成形分析方法棗目标位置成形分析方法,并将这种方法应用于大跨度悬吊索系结构和索穹顶结构。分析结果表明,提出的分析方法理论正确、计算高效,并具有很高的精度,可作为结构成形分析的一种有力工具。     

基于应变能等效的大跨屋盖结构背景响应等效静力风荷载

根据结构应变能等效,推导了大跨屋盖结构背景响应等效静力风荷载表达式,解决了大跨屋盖结构等效静力风荷载计算中需要兼顾多个等效目标的问题,并赋予了其明确的物理意义,即将其与脉动风荷载下结构的应变能联系起来.最后将该方法应用于国家体育场屋盖结构背景响应等效静力风荷载的计算以验证其有效性.     

基于平衡向量的刚架结构极限承载力分析的广义塑性铰法

广义塑性铰法能够保持传统塑性铰的比例特性并据此高效求解杆系结构在多内力联合作用下的极限承载力,克服了传统塑性铰法和精细塑性铰法的局限性。但是由于未考虑前序塑性铰上轴力增量对结构平衡状态的影响,导致刚架结构在部分荷载工况下的计算结果出现较大误差。为此,该文通过建立平衡向量,提出了修正的广义塑性铰法计算格式,从而有效消除了塑性铰上轴力增量导致的不平衡状态及其对计算精度的影响。利用强度折减因子确定各构件在多内力组合作用下的修正截面强度,在此基础上利用齐次广义屈服函数定义单元承载比;根据最大单元承载比及其与外荷载之间的比例关系确定新增塑性铰的位置和荷载增量;进而利用广义屈服准则和转角位移方程建立了平衡向量,据此修正当前加载步的塑性铰位置和荷载增量,从而解决了广义塑性铰法不适用于部分荷载工况的问题;通过与不同方法对比分析,验证了该文方法具有更高的计算精度和计算效率。     

基于力流等效的环形网顶破力学行为解析方法

该文提出了一种基于力流等效的环形网片解析计算方法,用于防护系统环形网拦截单元的顶破力学行为解析。考虑钢丝圈数影响,采用液压作动器控制的球冠形顶头对柔性钢丝网片进行位移加载,开展了8种规格共24张环形网片试件的拟静态顶破试验,明确了环形网片在顶破作用下的力-位移关系。根据试验结果,开展了力流分析,发现环形网片顶破极限状态的承载力主要受若干径向分布的环链影响,据此将力流路径上的环链等效为直线纤维,构建了基于力流等效的网片分析模型。采用Python程序求解获得模型的力与位移解,经与试验结果对比分析,验证了该方法的可靠性,同时,该模型可以揭示网片承载的薄弱区分布特征,并能反映网片顶破极限状态下的径向环链受拉特征。     

基于物理降阶模型的桁架结构振动主动控制

该文针对大型挠性桁架结构的振动抑制问题,采用基于变形修正的物理降阶方法对大规模桁架精细有限元模型进行降阶,在此基础上设计线性二次高斯(LQG)最优控制律并完成初始脉冲力作用下的闭环系统仿真。通过与内平衡降阶方法的比较,说明基于物理降阶模型具有更高的计算效率。并且针对闭环数值仿真结果计算了以上两种不同降阶方法的控制效率,结果表明：在相同控制力的情况下,基于物理降阶模型设计的最优控制律对桁架结构的振动抑制效果更明显。