结构强度可靠性的随机有限元分析算法

本文利用了基于弹性力学轴对称结构的随机有限元法计算结构强度,对载荷随机情况进行了分析,并编写了有关程序.在强度计算的基础上,采用一种轴对称结构可靠度的分析算法进行可靠度计算,结果表明分析算法有简便、省时、相对精确的优点.     

基于应变能及应力的桥梁结构拓扑优化设计

桥梁结构一般受到恒载和活载的作用,在结构的拓扑优化过程中,必须考虑载荷的变化.导出了涉及桥梁结构恒载和活载的多载荷工况的应变能灵敏度公式,建立了考虑应力和应变能要求的多约束三维结构优化算法.     

预应力混凝土箱梁桥日照温度效应研究

以广州观音沙大桥为工程实例,根据现场测试结果,提出一种实用算法,用于模拟混凝土箱形梁桥的日照温度效应.建立箱梁横断面的温度分布模型,将温度载荷转换为等效结点载荷;建立空间梁单元模型,计算桥梁结构的挠度和应变,并考虑环境气温对预应力钢索应力的影响.该算法可应用在施工监控中实时调整桥梁结构的挠度和预防温度裂缝.     

滚动轴承设计参数的敏感性研究

对滚动轴承的几何结构、强度和动力条件进行分析,以基本额定动载荷、基本额定静载荷和最小油膜厚度同时最大化为目标函数,使用多目标优化算法NSGAⅡ(非主排序遗传算法)建立滚动轴承的优化数学模型,取得理想的优化结果.在此基础上对滚动轴承设计参数进行敏感性分析,结果表明轴承的基本额定动载荷和基本额定静载荷主要取决于内圈滚道曲率半径,而其他设计参数对承载能力影响很小.建议设计制造工程师对内圈滚道曲率半径使用精密公差.     

面向P2P特定信息监测的载荷校验算法

提出了一种基于载荷校验算法的P2P特定信息被动监测模型.该模型以P2P特定信息为监测对象,采用二维Bloom Filter算法进行载荷校验,以载荷校验结果为依据判断是否为被监测特定信息.通过对二维Bloom Filter算法的时间性能、空间性能、误判率的分析表明,该算法弥补了现有载荷校验算法占用内存空间大和效率低下的不足,能满足被动监测模型对载荷校验算法的各项性能要求.     

压杆与结构的稳定分析

结构的承载能力包括强度、刚度、稳定性,本文对含有压杆的结构(含静不定结构)进行了稳定性的分析,对结构的临界载荷与结构失稳的最小载荷进行了研究,对压杆的临界载荷公式进行了分析.     

变截面压杆临界载荷的迭代算法

针对变截面压杆临界载荷问题,基于一阶临界载荷作用下结构稳定平衡条件,进行杆件的离散化.以杆件各离散点的未知挠度和压杆临界力为未知量,以每个离散点的挠度与临界力所满足的差分方程,构建求解临界力非线性方程组.应用数值分析迭代理论,提出了临界力求解的直接迭代新方法.并编制计算程序.通过算例分析验证了该算法具有程序设计简单,收敛快和计算精度高等优点,为工程应用提供良好条件.     

改进BP算法在微悬臂梁载荷与挠度关系研究中的应用

针对标准BP算法收敛速度慢和易陷入局部极小值等缺陷,提出了采用弹性BP算法改进标准BP算法,并将此算法应用于单晶硅（100）微悬臂梁加载后载荷与挠度间关系拟合的实验中（实验在Matlab7.0环境下实现）.实验拟合结果表明：在相同载荷下挠度随微悬臂梁梁长的增长而增大,随其宽梁宽的增宽而减少,随其梁数的增多而减少,与理论计算结果相一致.这些表明了BP神经网络在微悬臂梁载荷与挠度关系研究中的适用性.对进一步分析微悬臂梁的可靠性和设计微悬臂梁都具有一定的参考价值.     

随机载荷作用下的结构疲劳寿命区间分析

传统的概率方法分析结构疲劳寿命时,需要大量的样本以确定随变量的概率密度分布,而且概率密度函数较小的误差将会引起结构疲劳寿命较大的误差。针对这种情况,提出了一种随机载荷作用下结构疲劳寿命的区间分析模型。将影响结构疲劳寿命的不确定因素视为区间变量,给出了随机载荷作用下结构疲劳寿命的降维表达式,结合区间数学方法,得到了结构疲劳寿命的上限和下限。数值算例表明,与Taylor方法相比,基于降维算法的结构疲劳寿命区间分析方法具有较高的精度。对于强度极限和疲劳参数而言,一阶降维算法和二阶Taylor方法精度相当;而对于疲劳载荷,当其变化范围较大时,Taylor方法已经不能满足精度要求,而二阶降维算法仍然具有较高的计算精度和稳定性,其计算精度在一定范围内和遗传算法大致相当,但计算效率却远高于遗传算法。     

钢制闸门冰载荷识别与静强度分析

为研究闸门在冰载荷作用下的结构是否安全,本文在2015-2016冬季对闸门结构变形进行了连续监测,并通过ANSYS仿真建立了冰载荷识别的数学模型。结合Tikhonov正则法与粒子群优化算法对冰载荷识别数学模型进行求解,利用水工钢结构监测数据识别出了冰载荷的近似分布,并在此基础上计算了闸门的应力分布、刚度与稳定性。计算结果表明:混合算法优于常规的正则化方法和M-P逆法,能够给出较高精度的求解结果;闸门安全性足够,冰载荷未对闸门安全造成过大影响。研究结果表明:正则法的灵活应用及其与优化算法的合理结合能得到比传统正则法更精确的求解结果,其对冰载荷的间接监测具有较高的工程参考价值。     

显式准静态几种加载方法的讨论

对于复杂模型的有限元分析,使用隐式求解方法需要大量的存储空间和计算时间,而采用显式准静态求解这类问题可以有效提高计算效率。采用显式求解方法需要解决的两个重要问题是准静态加载函数和加载时间的选择。选取了4个加载函数,将其应用于轮轨模型的分析中,得到了结构的响应曲线,并采用一定的结果评价策略对其进行了误差分析,从而确定加载函数的优劣。结果表明,准静态加载时采用正弦函数和光滑函数能够取得很好的模拟效果,斜坡函数次之,抛物线函数最差。     

模拟风荷载的两种流程的比较研究

首先借鉴传统的基于频域分析的方法,建立从风速谱到风荷载谱的直接关系,通过Monte-Carlo随机变量模拟技术生成高斯模型风荷载.提出了另外一种非高斯模型风荷载模拟方法,并通过实例对两种流程进行了比较,最后依据风洞试验实测数据,对两种流程的适用范围进行了评价.     

分形理论在分析挖掘机载荷谱中的初步应用

提出一种应用分形理论分析挖掘机载荷谱的新方法．通过探求挖掘机挖掘阻力载荷谱的分维，分析其载荷谱所具有的分形特征．介绍根据任一时间序列建立相空间及分维的求解方法，以２３００ＸＰ型挖掘机实测的载荷谱为例，给出载荷谱的Ｇ．Ｐ．关联维数计算方法．     

测定金刚石膜断裂强度及断裂韧性的力控制法研究

人造金刚石膜是一种新材料。断裂强度及断裂韧性是其主要力学性能指标,目前国内、外尚无相应的强度测试方法标准,一般采用类比陶瓷测定断裂强度与断裂韧性的方法进行,即采用位移控制法进行检测。基于金刚石膜是一种硬度比陶瓷更高的材料,本文首次对金刚石膜提出用一种力控制法进行检测。在试验时采用专用的弹性压力头加载,加载速度可调,加载平稳、可靠,收到了很好的效果。     

大理岩特征应力的加载速率效应研究

为研究加载速率对脆性岩石特征应力的影响规律,利用MTS815型试验机和声发射测试系统进行大理岩的单轴压缩试验.采用体积应变法、声发射法和基于微裂纹发育特性的黏结颗粒离散元法确定试样的特征应力,探究特征应力的加载速率效应.结果表明,3种方法确定的特征应力值较为接近,基于微裂纹数的黏结颗粒离散元法是一种较可靠有效的方法.在中低加载速率范围内,随加载速率增加,归一化特征应力值呈现减小规律.数值模拟结果显示,加载速率在中低和较高范围内增加时,归一化起裂应力和损伤应力均减小.当处于中低加载速率范围时,其归一化特征应力降幅较大.当处于较高加载速率范围时,归一化特征应力趋于平稳,尤其是归一化损伤应力.相比较而言,归一化损伤应力的加载速率效应整体上比归一化起裂应力明显.     

基于损伤累积理论的多轴疲劳寿命预测方法

为估算工程构件的疲劳寿命,建立一种基于损伤累积理论的多轴疲劳寿命预测方法.利用有限元法和疲劳损伤累积理论对6种损伤参量进行修正,计算得到在单轴、双轴比例、双轴非比例、三轴比例和三轴非比例循环载荷作用下疲劳损伤累积规律,建立一种幂指数形式的损伤演化方程,估算疲劳寿命,并与试验结果进行比较.计算结果表明:单轴疲劳载荷作用时,损伤累积规律是线性的;多轴疲劳载荷作用时,损伤累积规律是非线性的;由这种方法预测的双轴比例、非比例加载的疲劳寿命与试验值吻合得很好.得到一种可解决三轴非比例加载疲劳问题的寿命预测方法,这种方法所需由试验确定的常数少.     

溪洛渡高拱坝渐进破坏过程仿真分析与稳定安全度研究

采用三维弹塑性有限元方法，模拟施工程序和加载过程，考虑坝体基础相互作用，利用强度储备系数法、超载系数法和能量法等，对坝体－坝基系统进行渐进破坏过程计算分析。计算结果表明，模拟破坏的方法不同，其渐进破坏过程和失稳模式不同，相应强度储备安全系数和超载安全系数也不同，而用强度分析法和稳定分析法求得的极限承载能力完全一致，大坝的稳定安全度满足要求。     

一种高速电主轴动力学实验中非接触加载方法

设计了一种高速电主轴非接触电磁加载装置．该装置主要由直流电磁铁、整流电路、三电平PWM开关功率放大器及加载盘组成．直流电磁铁产生的磁场与加载盘相互作用,在加载盘上形成稳定、可调节的电磁加载力,实现非接触加栽．该方法不仅可用于高速电主轴动力学分析实验中扭矩的加载,还可实现径向力加载,解决了高速电主轴难以实现扭矩加载及不能实现径向力加载问题．     

动力参数法检测基桩承载力的不确定度评定

基桩的静载荷试验是确定基桩竖向承载力的可靠方法，但该方法耗时长、成本高、验桩率低而缺乏代表性；动力测桩法则弥补了静载荷验桩法的不足．在动力参数法检测的基桩承载力推算值中引用不确定度评定，并给出检测结果不能肯定的误差范围，从而提高了动力参数法检测基桩承载力的适用性和准确度．以湖南永州一工程为例，1号桩静载荷试验R’=300kN，动力参数法检测基桩承载力R=285kN，计算出合成相对标准B类不确定度为15．29％，表明动测结果推算值R附加相对不确定度范围涵盖了约定真值R’。     

长期反复荷载作用下软黏土地基的变形特性

软黏土地基在长期反复荷载作用下容易产生变形大、沉降时间长且难于预测等问题。针对该问题,通过太沙基一维固结理论,求解了矩形及梯形反复荷载作用下软黏土地基的一维固结解析解;利用ABAQUS有限元软件,提出了一种反复荷载作用下软黏土地基长期固结变形的数值分析预测方法。利用该方法结合工程实例详细分析了反复荷载下软黏土地基沉降、孔隙压力和有效应力及孔隙比等随时间的长期发展变化规律,发现沉降量与反复荷载的水平加载段时间成正比;孔隙水压力的最终发展趋势是围绕0值上下波动;有效应力随着加载次数逐渐增加;孔隙比的变化与土层深度、加载大小与加载次数有关,并将不同荷载类型下的模拟值、理论值和实测数据进行了分析比对,发现等效的反复荷载下的沉降曲线与实测值吻合较好。