楼面上风机隔振器的动力参数分析

本文针对放置于楼面上的风机,考虑了楼面梁的弹性变形及风机和梁的耦合振动,采用空间动力有限元程序对风机隔振器的动力参数进行了数值分析,并与不考虑楼面梁的弹性变形和耦合振动的计算结果作了对比,提出了合理确定风机隔振器刚度的方法,对实际工程设计有较大的意义。     

圆柱贮液器固液耦合模态分析

本文用半解析有限元分析了弹性圆柱贮液器液─固耦合系统的模态特性,进行了贮液器的模态实验。将实验测出的贮液器在不同液高时的耦合振动模态与理论分析结果进行了比较,验证了计算结果的可信性。计算与实验均表明,贮液器内液深对壳体结构的动力特性有很大的影响,贮液器内液体质量越多,壳体结构的耦合振动频率越低。     

波轮式全自动洗衣机刚柔耦合模型的建立

摘要：刚柔耦合模型是波轮式全自动洗衣机结构设计的基础。为建立这一模型,首先在ANSYS中建立了盛水桶的有限元模型并进行模态分析,进而通过与实验结果的对比验证了有限元模型的正确性。采用修正的Craig-Bampton模态对盛水桶进行动力学建模,并与刚性模型进行耦合,推导得到系统整体的刚柔耦合模型。最后,采用 方法求解系统DAE方程组,得到了脱水过程中盛水桶的变形信息与载荷信息。将载荷信息反馈给ANSYS进行分析,其计算结果与本文结果进行了对比,验证了本文模型的有效性。     

横观各向同性土介质与结构物共同作用的有限元与边界元耦合分析

本文采用有限元与边界元耦合方法对上与结构物进行共同作用的分析．其中上部结构采用有限元子结构法，地基上考虑为横观各向同性特性，应用边界元法，通过基础界面上位移连续、面力平衡的条件进行耦合分析．编制了相应的计算程序，对某高层空间剪力培与地基的共同作用进行了计算，与有限元法和实测结果进行了对比分析，得到了满意的结果．说明：有限元和边界元的耦合方法能充分发挥两者的优越性，不失为共同作用分析的一种有效途径．     

桩与粘性阻尼土耦合纵向振动时桩顶时域响应研究

假设桩周土层为均质粘弹性体，土材料阻尼为粘性阻尼，从轴对称角度，对任意激振力作用下弹性支承桩与土耦合纵向振动时的桩顶时域响应进行了理论研究，求得桩顶位移阻抗函数解析解，给出半正弦脉冲激振力作用下桩顶速度时域响应半解析解。基于所得解对桩土系统的振动特性进行了分析，重点探讨了桩侧土粘性阻尼的特殊影响，得到若干新的结论，最后将理论解与现场工程桩实测曲线进行了拟合对比，表明本文理论结果能够更好地反映客观实际。     

海洋高桩基础水平振动特性分析

考虑动水压力作用和桩-流体耦合振动,对黏弹性地基中海洋高桩基础水平振动问题进行了理论研究。首先采用分离变量法求解流体运动方程,得到了动水压力解析表达式。进而考虑桩-土体及桩-流体耦合条件、桩身内力和位移连续条件,基于传递矩阵法,得到了水平简谐荷载作用下海洋高桩基础桩顶阻抗解析表达式。将该解分别退化为水中圆柱梁振动问题及完全埋入式桩水平振动问题,与已有解进行对比,验证了该解的合理性。并与不考虑动水压力的计算结果对比分析,结果表明忽略动水压力会高估高桩基础桩顶水平动刚度。     

Levinson微梁谐振器热弹性阻尼的广义热弹耦合分析

本文基于Levinson梁理论和单向耦合的非傅里叶热传导理论,在不同边界条件下研究了均匀微梁的热弹性阻尼（thermoelastic damping,TED）。忽略温度的轴向梯度引起的热流,给出了Levinson微梁横向自由振动的热弹性耦合微分方程,与微梁不考虑热弹性阻尼时的自由振动方程进行比较,从方程形式的相似性上得到了复频率的解析解,进而求得了代表微梁结构热弹性阻尼的逆品质因子。在此基础上,采用有限元方法计算了微梁结构考虑非傅里叶热传导时的逆品质因子,并将有限元结果和理论分析结果进行了对比验证。通过数值计算结果定量分析了微梁的几何尺寸、边界条件以及频率阶数对微梁热弹性阻尼的影响规律。计算结果表明：在不同频率阶数时,微梁的热弹性阻尼最大值不变,临界厚度均随着频率阶数的增大而减小;不同边界条件下微梁热弹性阻尼最大值对应的临界厚度随着支座约束刚度的增大而减小;忽略轴向的温度梯度引起的热流,在梁尺寸较小时会带来一定误差。     

宜宾长江公路大桥斜拉桥抗震性能评价

采用单梁式有限元模型对宜宾长江公路大桥斜拉桥的动力特性和地震响应进行了计算,考虑了桩-土相互作用和群桩效应,采用反应谱法和时程分析法对该桥进行了地震反应的对比分析。计算结果表明:桥梁结构的抗震性能满足要求;抗震结构体系采用弹性索梁-塔连接体系是合适的,还可进一步降低弹性索刚度或者采用弹性索+阻尼器体系来减小桥梁地震反应;建议大跨度斜拉桥应该采用反应谱法和时程分析法同时计算,结构内力和变形以这两种方法计算结果的较大值作为抗震设计的依据。     

超长桩承载特性的数值拟合

在工程实践中超长桩极限承载力一般难以确定,且在利用有限元对其进行分析的过程中土体参数难以选择。为了解决以上问题,编制了桩基础反分析程序对实际工程进行了数值拟合求出计算参数,同时又进行了正分析。反分析采用直接分析法并用复合形法求解目标函数方程。正分析程序中土体模型采用非线性弹性Duncan-Chang模型,桩土界面采用Goodman接触面单元。计算所得的极顶位移、桩身轴力、侧摩阻力与实测结果能较好地吻合,表明该方法是切实可行的。     

大面积混凝土梁板结构温度应力分析的徐变应力折减系数法

本文对大面积混凝土梁板结构温度应力分析方法进行探讨,从混凝土徐变计算的龄期调整有效模量法(T-B法)出发,通过对比典型框架在混凝土收缩及温度变化作用下的弹性和徐变解析解,提出了框架结构约束系数和徐变应力折减系数的概念及计算方法,结合框架结构空间弹性有限元分析,得到了大面积混凝土梁板结构温度应力分析的徐变应力折减系数法。与现场长期测试结果的比较表明,该法计算简便,计算结果与测试结果有较好的一致性,可以满足工程设计精度要求。     

Elasto-plastic finite element analysis of a crack in an infinite plate

The elastic support method was recently developed to simulate the effects of unbounded solids in the finite element analysis of stresses and displacements. The method eliminates all the computational disadvantages encountered in the use of `infinite' elements or coupled finite element boundary element methods while retaining all the computational advantages of the finite element method. In this paper, the method is extended to the elasto-plastic analysis of fracture in infinite solids by using the load increment approach and including the effects of strain hardening. Numerical tests and parametric study are conducted by analysing a straight crack in an infinite plate. Present results for J integrals and plastified zones are compared, respectively, with analytical solutions and available results obtained by using the body force method. The agreement between the results is found to be very good even if the truncation boundary of the finite element model is located very close to the crack tip or the plastified zone.     

半解析有限元法分析环向加劲圆柱壳外压稳定性

采用一般有限元法分析环向加劲圆柱壳外压稳定性需要用确定的单元结点位移描述待定的各种失稳波形的变化,从而造成单元划分较多,基函数复杂,所需计算机内存大,往往使稳定性分析难于实现。本文利用半解析有限元法来分析圆柱壳的稳定性,可以利用解析的成果代替一般有限元法的离散化处理,有效地解决了用一般有限元法要遇到的难题。半解析有限元法的特点是:在位移模式中,周向引入圆环板和圆柱壳的解析函数,轴向和径向采用了离散型的内插多项式函数。由于采用了解析函数与离散函数相结合的位移模式,所以不但减少了自由度,并提高了计算精度,而且也能方便地处理各种复杂的结构及其不同的连接方式。本研究采用了几何非线性大挠度理论,据此,推导了单元的弹性刚度矩阵和几何刚度矩阵。在稳定性计算中,把求解失稳荷载和失稳变形形态的问题,转化为数学上求实矩阵的最大特征根及其特征向量的问题。本文最后给出了计算实例,计算结果与理论解吻合较好,说明此法是切实可行的,并且具有广泛的使用范围。     

可动节点复合单元的基本原理及在一维问题中的应用

着重于开发一种以常规线性单元为基底,附加中间移动节点而构成的新型高精度的复合有限单元方法.移动节点复合单元法作为一种高精度有限单元法,通过调节中间可动节点的位置改变其单元内部的场分布,从而只需少量单元即可达到较高的计算精度.由于此种复合单元的中间移动节点的形函数采用计算机图形学常用的Bezier函数,故可简称为‘Bezier复合单元'(BCE).应用此Bezier单元对具有解析解的一维受分布载荷作用的等截面杆问题和受集中载荷作用的变截面杆问题进行模拟,并与解析解及采用常规有限单元法的模拟结果进行对照和分析.     

组合梁界面滑移的计算分析

钢-混凝土组合梁(以下简称组合梁)的界面滑移总是存在的,滑移的存在会降低组合梁的组合作用和刚度,增大挠度,要计算组合梁界面的滑移及挠度,对于简支梁在简单荷载情况下,还可得到解析解,但对于连续梁要得到解析解是十分困难的,另外简支梁的解析解十分冗长,实际运用十分不便。用有限元法计算组合梁的滑移和挠度将是很有效的,不受荷载及支撑条件限制,而有限元法的关键是单元刚度矩阵,该文用虚功原理推导了组合梁的单元刚度矩阵,并用自编的有限元程序对组合梁的滑移和挠度进行了计算,在简支情况下与解析解进行了对比和验证,误差很小,在1%以内。该文推导的单元刚度矩阵可用于小型的自编有限元软件,为快速经济地解决相关的大量实际工程问题奠定了基础。     

带有1-5型压电芯子的自适应夹层梁的分析

利用１－５型压电材料作为芯子的夹层梁是一种新型压电自适应结构，本文对此进行了有限元法分析和实验分析。利用正交各向异性材料的本构方程和压电材料的压电方程，推导出了这种压电自适应夹层梁的控制方程，压电材料的驱动效应被等效为力学载荷，从而简化了计算过程。算例１的分析结果与实验符合，算例２的分析结果也与文献［６］非常吻合。     

液化场地中Timoshenko桩自由振动与屈曲的精确数值解

基于单桩的Timoshenko梁模型和桩-土相互作用的Winkler模型,建立考虑轴力效应的具有分布参数的Timoshenko梁模型微分控制方程,确定对应的齐次方程的通解,并以此作为有限单元的基函数。推导得精确形函数矩阵,建立分布参数Timoshenko梁的精确有限单元,根据拉格朗日方程得到有限元离散方程和单元刚度矩阵、几何刚度矩阵和一致质量矩阵。应用建立的精确Timoshenko梁单元于分层液化土中单桩-土-结构系统的自由振动与屈曲模态分析,通过与对应解析解以及常规有限元解的对比,表明精确Timoshenko桩基础单元的可靠性与较常规有限元法的优势。     

大长细比抛物线形钢管混凝土无铰拱平面内稳定性能研究

为研究圆拱结构几何非线性内力和位移计算以及平面内稳定分析问题,基于圆拱几何非线性静力分析模型,构造了解析位移形函数,进而利用能量法和势能变分原理,构造了解析型几何非线性圆拱单元,给出了单元列式;同时将该文模型通过理论退化,得到了不考虑轴向变形的无压缩圆拱模型,进一步得到了解析型无压缩几何非线性圆拱单元,并将此单元应用于圆拱的平面内稳定分析。研究结果表明：采用本单元模型进行平面内分岔失稳分析得到的失稳临界荷载系数与经典Timoshenko模型、Dinnik模型及静力法模型计算结果一致,相对误差为0%;平面内分岔失稳的临界荷载与平面内极值点失稳的临界荷载一致。该文单元具有解析型、高精确性以及良好的适用性,可用于任意工况下圆拱结构几何非线性位移、内力和平面内稳定分析。     

高层建筑复合桩基中单桩的承载性状分析

复合桩基是一种充分利用桩间土、桩土共同作用的桩基础型式。在其中,确定桩体的承载力是非常重要的。基于一个应用复合桩基的高层建筑的工程实例,通过有限元对其整体建筑进行了随楼层荷载增加的三维非线性数值模拟。分析结果表明处于不同位置的桩(即角桩、边桩、中桩)的承载能力是不同的,单桩承载力的确定应将桩体浅层5d―10d(d为桩体直径)长度内的摩阻力剔除。本工程实例应用并验证了这些规律。     

刚性桩复合地基竖向承载特性分析

为研究刚性桩复合地基的承载机理,利用有限元程序,对刚性桩复合地基在竖向荷载下的轴力、沉降特性进行了计算分析,着重讨论了桩身轴力、基础沉降等随垫层厚度、垫层模量、桩长、土体模量及桩间距等因素变化的规律,并在此基础上对刚性桩复合地基设计参数的选取原则进行了讨论。