任意平面形状筒体结构动力特性分析的改进条元法

提出了改进条元法,以分析任意平面形状筒体结构的动力特性.该方法根据柱壳理论,构造了柱壳曲线条元.此条元可退化为传统平板条元,与传统的平板条元相比较,可用于分析平面形状为曲线周边的筒体结构动力特性.此外,考虑了条元的平面外刚度,所用位移函数能反映筒体的剪力滞后效应;运用静力凝聚理论,使动力分析自由度大大减少,其总数仅为3r.研究结果表明,改进条元法具有精度高、通用性强、计算量小等优点,可作为高层建筑筒体结构抗震设计计算频率的实用方法.     

改进有限条法对高层建筑的分析

有限条法应用于高层建筑结构时,作为位移未知量的不是楼层处的位移值,而是位移曲线的幅值.因此,未知量的数目只与所选取的基函数项数有关,而与结构的层数无关.楼层越多,相对于有限元法未知量减少的效果就越明显.本文为克服经典有限条法计算高层建筑刚度矩阵的偶联问题,提高计算速度,节省内存,我们采用新的基函数,并在分析圆形高层建筑时,改用圆环有限环法及大单元法.改进经典有限条法对刚度矩阵元素的数值积分而用显式表示.     

高层筒体结构分析的样条子结构—综合离散法

吸取样条函数子结构法和综合离散法的优点,形成了高层筒体结构动力特性分析的新方法:样条子结构—综合离散法。推导了正交各向异性的4结点平面应力单元,还对独立柱子结构提出了处理方法。对于结点位移模式,沿子结构的纵向采用3次B样条函数,沿周向采用3次不等距样条函数。根据动势能驻值原理,建立以广义位移为未知量的筒体结构平扭耦连自由振动方程。计算中结构自由度数目与水平位移函数的项数在关,而与结构的层数无关。本文方法概念明晰,精确度高,计算工作量少。算例结果表明,本文结果与实验结果吻合良好。     

基于状态空间理论的多变量样条元法

本文提出一种基于状态空间理论的多变量样条元法。文中根据弹性理论的控制方程和二类变量广义变分原理导出状态方程．应用基样条函数构造二类场变量函数，建立了以样条结点参数为未知量的状态方程组，由现代控制论中的状态空间法来求解．文中给出平面应力问题的数值算例，计算结果表明，与材料力学方法十分接近．本文方法计算量小、精度好、效率高，可推广应用于板壳结构等问题     

边坡稳定分析的三维极限平衡法

提出了一种边坡稳定分析的三维极限平衡法.该法满足每个条柱3个正交坐标轴方向上的静力平衡,同时也满足整体绕平行于坡面纵轴的转轴的力矩平衡.分析了条柱侧面平均剪力和条柱总数对边坡安全系数的影响.结果表明,条柱侧面平均剪力对安全系数有一定的影响,当采用简化Janbu法时尤其如此.通过算例和已有的几种方法进行了比较分析,验证了该三维极限平衡法的合理性.     

单层倒悬链型叉筒网壳静力与稳定性研究

针对以倒悬链线作为交叉柱面准线的单层倒悬链型叉筒网壳,对其常见网格形式结构的静力与稳定性进行比较,得到了结构最佳网格形式.在此基础上,将单层倒悬链型叉筒网壳与圆弧型叉筒网壳进行了静力性能与稳定承载力对比,研究了倒悬链型叉筒网壳的稳定性,包括屈曲模态及杆件截面尺寸、结构几何缺陷、荷载不对称分布与支座约束形式等对结构极限承载力的影响.结果表明,单层倒悬链型叉筒网壳三角形网格形式结构性能最佳;该结构相比圆弧型叉筒网壳具有明显的优越性;初始缺陷对结构稳定性影响较为显著,计算时应考虑1/300跨度的初始缺陷峰值;结构对不对称荷载作用较为敏感;矢跨比为0.50时,网壳的稳定性最好,为最优矢跨比.     

样条有限点法分析高层筒体结构

本文提出的样条有限点法可用于分析各类高层筒体结构,如框筒、核心筒,筒中筒及筒束结构.条单元的位移函数表示为三次B样条与三角级数的乘积,使之能正确反映筒体结构的变形特征.该法用于筒体结构分析时,与一般有限元法、框架法,甚至有限条法相比,有较大优点.本法的主要优点是精度高而用机时少,且节约内存.本文推出了一般的理论公式,给出了一个等效连续体模型,使用了一种特殊的稀疏矩阵解法,给出了一个算例,在附录中详细列出了有关公式.     

高层筒体结构的整体稳定及二阶位移分析

高层建筑结构的整体稳定及非线性分析在结构设计中具有重要意义。该文用转换B3样条函数模拟结构板壁横截面的翘曲位移,通过势能变分原理,导出微分方程组,利用样条有限杆元法对高层建筑筒体结构的整体稳定及二阶位移进行了求解。求解中考虑了结构板壁中面剪切变形的影响,能描述剪力滞后现象。该方法适用于任意横截面形状的高层建筑筒体结构及剪力墙结构等的稳定及二阶位移分析。与其他方法相比,该方法有前期数据准备简单、计算量小、收敛快、精度高等特点。     

高层圆形筒体结构拟壳理论分析法

本文给出了在任意侧向水平荷载作用下圆形筒体结构的一种近似分析方法。给出了双筒体(外筒、核心筒)和三重筒体(外筒、内筒、核心筒)两类筒体结构的静力和动力计算公式,文末给出了双筒体结构的具体算例。本文根据圆形筒体结构的受力特点,在采用前人经常采用的两个基本假定的前提下,将外筒、内筒模拟为实体筒壳,按薄膜理论进行分析,在水平荷载作用下,考虑外筒、内筒与核心筒共同工作,按水平位移协调原则,确定它们之间的剪力分配,进而可以确定结构的内力和位移。本文提供的方法计算简便,工作量小,并且可以根据得到的解析表达式分析筒体的受力性能,便于研究和改选设计。     

螺旋桨强度的厚壳元分析

本文介绍厚壳元形式的有限元方法,用来对螺旋桨强度进行数值分析。在编制螺旋桨应力分析的计算机程序时,考虑到螺旋桨叶几何形状复杂,为大幅度减少输入数据,加入自动生成桨叶弦向展向网格上坐标值的前处理子程序。用此计算机程序计算了文献[4]提供的实例,与实验结果比较表明本计算所得到的螺旋桨桨叶位移和应力与实验结果吻合良好。与板壳元法和三维曲面元法计算结果比较表明本方法与三维曲面元法一样,比板壳元法有更高的精度,而计算所需机时比三维曲面元法更省。     

连续加腋箱梁桥有限条法分析

文章探讨有限条法在变高度梁桥结构分析中的应用,克服有限条法不能解决变截面结构的局限性.通过建立新型位移函数,推导3种类型板(壳)条的单元刚度矩阵,按一般有限条法步骤,编制成程序FSVM.通过算例论证FSVM程序分析连续加腋箱梁桥,具有可接受的精度.     

用有限条法分析复合材料多层板壳

本文在文献[1]的基础上,将有限条法用于复合材料多层扁壳和板的分析。针对不同的边界条件给出了基本函数,推导出了单元刚度矩阵和载荷列阵。文中给出了算例,并与解析解进行了比较,结果表明,本文方法精度很高,用于复合材料板、壳分析是有效的     

中间开口矩薄薄板结构综合离散法的数值计算

中间开口的矩形薄板结构有其自身特点,而有限条法和样条有限条法无法解决此类结构,文章利用综合离散法对此结构进行了数值计算,并和有限元法的结果进行了比较。     

高层建筑结构分析的有限元—有限条混合方法

在高层建筑结构分析中将有限元与有限条方法结合起来,用三次Ｂ样条函数的线性组合作为位移函数,并构造了广义有限杆单元,解决了有限元有限条混合单元的连接问题,可以进行框架－剪力墙及框支剪力墙等的分析。编制了专用计算程序。工程实例计算表明：计算结果与现有的试验结果吻合较好,计算精度是令人满意的,具有工程实用价值。     

用数值与解析结合法分析钢筋混凝土电视塔旋转厚壳结构

本文结合大型钢筋混凝土电视塔塔楼旋转壳分析,介绍了分析旋转厚壳的有限条法和用有限条单元编制的实用程序Ronl.l. 文中讨论了数值与解析站结合法在实际工程中的应用,并给出了程序Ronl.l的工程应用算例。     

材料非线性有限条法在平面壳条弹塑性分析中的应用

文章突破传统的梁理论法,应用材料非线性有限条法对平面壳条的弹塑性问题进行分析.从非线性问题的牛顿-拉斐逊迭代解法和虚功原理入手,通过引入有限条,分析平面壳条的弹塑性问题,先推导出构件的切向刚度模量和切向弹塑性模量,进而得到构件的荷载-位移关系方程,并编制程序,最后举例比较这两种方法,验证材料非线性有限条法的可行性和精确性.     

基于光子晶体环形腔的滤波与分束器件设计

基于光子晶体环形腔与波导之间的共振耦合原理,设计了一款由环形缺陷和线缺陷组成的三端口二维三角晶格光子晶体双功能器件.运用平面波展开法和时域有限差分法分析了光波在器件结构中的传输特性,得到了传输特性曲线和光场分布,然后讨论了环形腔中心柱数量和疏密程度对输出端口透射率的影响.结果表明,通过调节环形腔中心介质柱的数量可进行选频,当环形腔中心柱数量为5时,器件可实现波长1.346,1.455 μm的滤波功能与波长1.414 μm的波束均分功能;根据中心柱水平和竖直方向的间距对透射率的影响规律,得到器件的最佳结构参数,以及器件的滤波与分束波长透射率.     

二维贴体网格生成方法

流体数值模拟计算中,有限差分法和有限体积法使用相对较多,但在复杂区域的计算时,需要生成曲线网格。文章对二维贴体网格的基本原理作了介绍,并针对目前常用的几种典型网格生成方法进行了比较;分析表明,对于所选择的物理域形状,根据势流理论得出的方法更为优越。     

单层石墨莫比乌斯纳米带的形成判据和能量变化

莫比乌斯带是一种无向的几何面,从带面上任何一点出发都可到达带面上任何一点.可以通过对一个二维矩形带的扭转对接得到莫比乌斯带.单层石墨纳米材料Graphene的发现为研究莫比乌斯带提供了一个真实的物理模型.然而与纯粹几何面不同,在Graphene莫比乌斯带结构中碳原子分布是离散的,由于平面Graphene的平衡键长约为1.42,在形成莫比乌斯带后键长将发生一定变化,这就使得并非对于任意数目的碳原子Graphene平面都会形成相应的莫比乌斯带结构.这里有两个基本问题需要回答：（ⅰ）平面Graphene形成莫比乌斯带需要满足什么条件.（ⅱ）当平面Graphene形成莫比乌斯带之后,由于键长键角的变化引起的能量变化是怎样的.本文第一次系统地研究了这一体系.根据Lindemann判据,我们发现当平面Graphene的横纵单元数之比小于7时,不存在满足我们假设的莫比乌斯带,当Graphene的横纵单元数之比大于50时,存在满足我们假设的莫比乌斯带.当Graphene的横纵单元数之比处于7～50之间时,我们给出了判别莫比乌斯带存在性的计算方法.应用遗传算法我们发现,随着原子数的增加,由平面Graphene变化到莫比乌斯带所产生的弹性形变能是呈指数递减的.     

用奇异函数方法计算阶梯形变截面条形基础

文克尔地基上阶梯形变截面条形基础问题的基本方程是分段变阶非齐次常微分方程组 ,用奇异函数方法进行严密的推导可得到梁挠度及内力的解析解 ;这种方法适于算法语言编制程序 ,且较有限元简单。