椭球面弦支穹顶结构的稳定性

以上部网壳为椭球面的弦支穹顶结构为对象, 用ABAQUS软件建模, 考虑初始缺陷、布索方式及预应力水平等影响因素, 进行几何非线性及同时考虑几何非线性和材料非线性的稳定性分析, 分析时采用弧长法跟踪平衡路径, 得到不同参数下结构的荷载-位移曲线.通过对比分析各参数下荷载-位移曲线及稳定极限承载力, 椭球面弦支穹顶结构的稳定性能较单层网壳有了大幅度提高, 初始缺陷的存在降低了结构的稳定承载力.此外, 不同布索方式和预应力水平对结构的稳定承载力有较大的影响, 应进行优化设计.     

基于向量式有限元的弦支穹顶失效分析

索的破断涉及到强烈的几何非线性,传统的有限元方法很难准确模拟和跟踪其失效过程,利用基于MAT-LAB语言的自编向量式有限元程序对弦支穹顶的斜索和环索失效全过程进行了跟踪模拟分析,得到了弦支穹顶断索后位移和内力的动力响应曲线.结果表明:利用向量式有限元能够准确地进行断索全过程分析,任一环索断裂后将导致整圈索杆体系失效,环索断裂对于结构位移及内力影响较斜索断裂时更大.断索将同时导致最终平衡态支座反力的大幅增加,在预应力结构设计时应予以足够的重视.     

反步法在非线性控制中的应用

针对一类严参数反馈系统或经过变换可化为该种类型的非线性系统，基于反步（backstepping）递推设计方法，进行了自适应控制的设计。在此过程中，获得了对参数进行修正的规则。应用Lyapunov稳定性理论证明，该自适应控制器可保证整个非线性系统的鲁棒稳定性。和有关文献中提出的设计自适应控制器所应用的方法相比，反步法引进了虚拟控制的概念，通过适当的引入虚拟控制，使得系统误差具有期望的渐近形态，从而实现整个系统的渐近镇定。     

反步法在非线性控制中的应用

针对一类严参数反馈系统或经过变换可化为该种类型的非线性系统,基于反步(backstepping)递推设计方法,进行了自适应控制的设计。在此过程中,获得了对参数进行修正的规则。应用Lyapunov稳定性理论证明,该自适应控制器可保证整个非线性系统的鲁棒稳定性。和有关文献中提出的设计自适应控制器所应用的方法相比,反步法引进了虚拟控制的概念,通过适当的引入虚拟控制,使得系统误差具有期望的渐近形态,从而实现整个系统的渐近镇定。     

施加反拉力的超声振动拉丝过程仿真

基于库伦摩擦模型和非局部摩擦模型对超声振动拉拔钛合金丝材的全过程进行有限元分析,分析结果表明：当反拉力小于临界反拉力时,拉拔应力基本保持不变,当反拉力超过临界反拉力时,拉拔应力迅速增加。在拉丝过程中施加临界反拉力可以在保持拉拔应力基本不变的情况下,减径区接触压应力和摩擦应力均有一定程度减小,且在非局部摩擦模型下所得结果比常规摩擦模型下所得结果误差要小。     

船舶航向反步自适应控制

针对反步控制算法控制参数多、难整定的问题,经过理论分析提出基于期望指标的二阶系统参数整定方法.将系统变换为二阶系统形式,在选取闭环系统的自然频率、阻尼、闭环系统调节时间与超调量后,确定系统闭环极点,由极点整定了两个关键控制参数,积分增益取值参考PID控制器中积分时间参数的方法整定.在海浪干扰和船舶模型参数出现很大摄动的情况下,对所设计控制器进行了仿真试验,结果表明,所设计的控制器具有很好的鲁棒性,提出的整定控制器参数方法是可行的.     

基于模糊干扰观测器的抗饱和自适应反步控制

针对一类输入受限的非匹配不确定非线性系统,提出了一种抗饱和自适应反步控制方法.利用模糊干扰观测器在线逼近系统的未知非匹配不确定及干扰,采用反步控制方法设计自适应控制器.控制系统设计中引入限幅滤波器,有效降低了控制输入饱和对系统稳定性的影响,并且控制器设计无需对虚拟控制律进行重复求导.利用李亚普诺夫稳定性定理,证明了闭环系统渐近稳定.仿真结果表明了该方法的有效性.     

长光路光导光度分析法若干问题的实验研究

对长光路光导光度分析法的吸收曲线，光导吸收池曲率半径与吸光度之间的关系，光导池长度与吸光度之间的关系，工作曲线的弯曲性，测量数据的重现性等问题进行了实验研究。     

基于精度控制的凸轮反求实践

精度控制是反求实践研究的一项重要内容.论文分析了精度控制的必要性,给出了精度误差的评价标准,通过对打纬共轭凸轮反求实践中各环节的精度控制,有效的控制了反求误差,实现了凸轮的高精度反求,提高了凸轮反求的品质.     

椭圆轨道绳系卫星系统释放的类反步法控制

为解决椭圆轨道上绳系卫星系统的稳定和快速释放问题,在传统反步法的基础上,提出了一种类反步法的非线性控制方法.与传统反步法仅适应于严格反馈系统不同,提出的类反步法非线性控制方法不仅可以应用于非严格反馈系统,并且能够充分地利用系统的非线性模型来改善控制效果.首先,基于拉格朗日力学原理,建立了椭圆轨道上绳系卫星系统释放过程的动力学模型,并通过一种新型的量纲为1的变换对动力学模型进行化简,得到了量纲为1的卫星系统模型;其次,设计了一种类反步非线性控制方法以应对绳系卫星系统模型中的耦合特性,并采用Lyapunov函数验证了各系统状态的渐进稳定性能;最后,设计了绳系卫星系统释放过程的非线性控制和PID控制的数值仿真实验,通过对比验证了所提出的类反步法非线性控制方法的有效性.仿真结果表明,所提出的类反步法控制方案不仅可以稳定、高效地控制椭圆轨道上绳系卫星系统的释放过程;而且相对比传统的PID控制方案所取得的控制效果更优.     

拉索对肋环型索穹顶结构的敏感性分析

针对在施工张拉过程中索穹顶结构拉索的初始预应力值难以与设计值一致的问题，为了找出索穹顶结构中的敏感拉索以指导设计与施工，采用正交设计方法分析了拉索对结构的敏感性。通过建立L49(78)正交表，以一个跨度为50 m，承受轴对称荷载作用的肋环型索穹顶结构为例，研究了拉索对结构的静力、动力及稳定的敏感性，并与其他敏感性分析方法作了比较。分析结果表明，拉索对结构的静力敏感性明显高于对动力和稳定的敏感性，并且拉索对结构的敏感性高低与拉索的位置有关，在整个结构中以外环索最为关键，在设计与施工中必须严格控制其应力状态。     

基于温度循环迭代精确施加斜拉桥初始索力

为了准确施加斜拉桥的恒载初始索力,提出了一种基于ANSYS平台控制温度索力迭代施加的方法,从而精确施加斜拉桥初始成桥索力.以设计索力作为目标值,考虑斜拉桥几何非线性因素,初始索力以初始温度的形式施加到斜拉索上,运用APDL二次开发软件编制了斜拉桥成桥索力迭代计算程序,并将该程序应用于双塔双索面钢-混凝土叠合梁斜拉桥结构分析中.结果表明,桥塔两侧斜拉索的计算索力与目标索力误差均在5%以内,该初始索力迭代方法具有方便快捷和效率高的优点.     

索穹顶结构的有限元法分析和张拉施工方法

回顾了全张力体系的概念以及索穹顶结构的发展历史,介绍了索穹顶结构的优缺点．以有限元分析理论为基础,采用五节点空间曲线索单元的非线性有限元法分析推导了索穹顶结构的非线性位移关系、几何关系、物理关系、本构关系以及平衡方程．最后结合模型和工程实际,提出索穹顶结构的张拉施工方法．     

结构非线性分析中的可控制方向的弧长法

对目前广泛应用于结构非线性分析中的弧长法进行了改进 .改进后的弧长法在选择初始点后 ,可以从两个方向自动跟踪结构非线性平衡路径 ,该方法在结构非线性振动有限元分析中得到应用 ,数值算例表明了方法的有效性     

一种等张力空间索网结构找形方法

为设计出质量小、结构稳定的空间索网天线结构,给出了一种等张力索网结构找形的坐标迭代算法.将索网上的各节点看做只能在理想反射面上移动的点,并规定各段绳索中的张力是恒定的.各节点在合力的作用下运动,当作用在各节点上的合力逐渐减为零时,索网结构到达一种平衡状态,根据这一平衡状态可求出各段绳索的无应力长度.使用该算法对环形桁架索网天线计算模型进行了找形计算,并使用有限元法对找形得到的平衡状态进行验证,证明了该算法的正确性和可行性.同时将找形结果与极小范数法、等力密度这两种找形算法的结果进行了比较分析.分析结果表明,使用等张力找形算法得到的索网结构绳索张力的均匀性最好.文中所提的等张力找形算法可用于空间索网结构的找形.     

索穹顶结构初始状态确定与成形过程分析

在研究索穹顶结构的零应力状态、施工初始几何状态基础上,着重分析了索穹顶结构的施工成形过程几何形状和单元内力变化规律,揭示索穹顶结构的初应力产生机理以及施工过程中体系的变化特征.由于索穹顶结构成形过程涉及机构运动和单元内力分析、机构位移和弹性变形耦合,采用常规的有限元方法不能求解,而非线性有限元力法是一种有效的计算方法.结果表明,在索穹顶结构成形过程中,从开始很长时间内所有单元内力均处于较低水平,此时结构是一种机构状态,节点位移主要是刚体位移.当所有索进入工作状态时结构的体系从机构转变为具有一个自应力模态的、可刚化的稳定体系,各单元的内力迅速增大.说明了索穹顶结构的成形过程,也是预应力生成的过程.     

大跨径悬索桥索鞍处主缆长度计算方法

为了充分考虑索鞍对主缆长度的影响,兼顾操作便捷性与计算准确性,提出大跨径悬索桥索鞍处主缆长度解析计算方法. 首先,根据主缆与索鞍的几何关系,推导了索鞍处主缆曲线修正算法;然后,利用牛顿-拉菲森迭代法,对所得二元非线性方程组进行求解;最后,选取常见的主索鞍与散索鞍两组算例,验证该方法的可靠性. 结果表明:相比于传统算法,减少了6个方程与6个初始输入参数,表达形式更加明确;仅需输入两个参数,且对参数初始值设置没有严格要求,均可达到快速收敛的效果,增强了其可操作性;迭代次数减少50%,计算时间不足传统算法的10%,大大提高了计算效率,且计算精度可满足工程要求. 所提出的算法可方便地应用于建设期间主缆曲线长度以及索鞍位置的确定,使大跨径悬索桥的施工控制更为精准,进而确保其成桥状态满足设计要求.     

基于MOPSO算法的斜拉桥索力优化分析

针对斜拉桥设计和监控计算中合理成桥状态和施工状态索力的确定问题,提出了一种基于MOPSO算法的斜拉桥索力优化方法。该方法在PSO算法的基础上通过增加外部储备集和优化更新策略来适应多目标、多约束的索力优化,较单目标优化方法仅有单一解的局限性,MOPSO算法考虑因素更全面,得到的Pareto最优解集可供决策者根据经验进一步筛选。采用Python编程语言,联合有限元软件编写基于该方法的优化程序,选取主塔、主梁的弯曲应变能之和,主塔成桥后在恒载作用下的纵桥向位移平方和作为目标函数,以施工过程及成桥后结构处于安全状态和索力总体分布均匀作为约束条件。工程算例优化结果表明,该方法能够快速搜寻到Pareto最优解集,并从中筛选出最优解,其结构应力处于安全范围,主塔线形合理,索力总体分布均匀。该方法可应用于斜拉桥成桥和施工阶段索力的确定及梁拱组合体系桥梁吊杆索力的确定。     

计算有限元结构特征值的D值迭代法

对前期研究中提出的广义逆拓扑变化理论作了进一步研究。引入了一个新概念——D值,并得到了静力结构拓扑变化法中D值的有界性质、单调性质以及D值随特征值的变化性质,据此提出了一个求解特征值的新方法,称之为D值迭代法。该方法具有精度和收敛速度与相邻特征值之比无关的特点,具有一定的理论意义和实用价值。     

基于组合单元的圆钢管混凝土结构非线性分析

基于圆钢管混凝土组合截面轴力-应变关系和轴力一弯矩一曲率关系实用计算方法,采用U.L列式单元增量平衡方程,引入平面梁单元非线性分析方法,建立了钢管混凝土结构组合单元法非线性有限元分析理论.编制了相应的非线性有限元程序,对已有钢管混凝土结构的面内受力,如钢管混凝土偏压柱、不等端弯矩钢管混凝土偏压柱、钢管混凝土压弯构件和钢管混凝土模型拱肋等进行双重非线性有限元分析,与基于钢管混凝土拉压数值本构模型的分层梁单元非线性分析理论比较.结果表明,两种分析方法的载荷一变形曲线和极限承载力都很接近试验结果,与分层法相比,组合单元法直接根据杆端力求解截面刚度,不用分层计算截面刚度,加快了计算速度.