斜拉网壳结构构件单元分析及结构动力性能

阐明了斜拉索及塔柱的计算问题 ,数值计算、分析了斜拉网壳结构的动力性能问题 ,并与网壳结构计算结果进行了对比 .计算分析表明 ,斜拉网壳结构频谱密集 ,与网壳结构的对应振型差别很大 ;斜拉索的存在大大提高了网壳结构的刚度 ,明显改变了网壳结构动力性能 ;作用于结构上的质量大小对结构的自振频率影响明显     

变厚度圆柱壳在轴向压力作用下的稳定计算

应用传递矩阵法研究了变厚度圆柱壳的稳定计算问题.用解析法推导出了等厚度圆柱壳单元的精确传递矩阵,再应用传递矩阵原理建立圆柱壳稳定计算的特征方程.该法具有计算简单、节约内存的优点,可用于实际结构的设计.     

充液圆柱壳的轴对称自由振动

用解析法对立式充液圃柱壳的轴对称振动特性进行了研究.假定液体是非粘滞、可压缩的.初步探讨了液体的可压缩性、壳的几何尺寸对轴对称固有频率的影响,并给出了计算固有基频的近似公式.计算表明,对于常见的充液圈柱壳,用近似公式计算出的固有基频与解析值非常接近.     

多主壳投影后变分方法及其在psd壳的初步计算

在已有的投影后变分(Variation After Projection, VAP)方法的基础上,进一步考虑宇称投影, VAP计算可将模型空间扩展至多个主大壳.然而,在多主壳的壳模型计算中,质心问题需要额外处理.由于现实壳模型哈密顿量不具有平移不变性,多主壳模型空间的波函数会有质心部分的混杂,需要把质心部分从波函数中分离出来,以便得到纯净的内部波函数.这里, VAP计算也需要处理相同的质心问题.采用与标准壳模型完全一致的办法,实现了VAP波函数质心部分的有效分离.作为新方法的初步应用,我们在psd模型空间中计算了~(12)C的正负宇称低激发态.结果表明,无论晕态还是非晕态, VAP方法仅采用几个HF真空态,就已能给出非常好的壳模型近似结果.至此,本文发展的VAP新方法,可以计算壳模型中所有类型的低激发态.     

轴对称线布荷载作用下变厚度旋转扁薄壳的非线性稳定

针对轴对称线布荷载作用下变厚度板壳的大挠度的复杂计算,以三次B样条函数为试函数,用配点法计算变厚度旋转扁薄壳的非线性稳定.给出了在线布荷载作用下,线性或多项式变厚度的圆锥壳、球壳或四次多项式壳的上、下临界荷载.多数的解答同其他方法的结果做了比较(包括有限单元法).等厚度球壳的矢高为其厚度的6 052倍时,对上临界荷载的计算仍取得了收敛的数值结果.样条配点法具有精度高和计算程序通用的优点.     

矩形底双曲扁壳的双向有限条分析

本文对有限条法在双曲扁壳中的应用进行了初步探讨.结合矩形底双曲扁壳的特点,构造了一种新型柱面扁壳条,提出了用双向条解双曲扁壳的新方法,并编制了相应的计算机程序.最后以井下防水闸门为例,将计算结果与实验结果及一般有限元结果进行了比较,证明了双向条法的计算精度是令人满意的.     

基于有限条模型圆柱壳动态响应及灵敏度分析

选取圆柱壳结构作为研究对象,针对圆柱壳结构特征,提出采用有限条法建立圆柱壳结构的动力学模型,基于该模型,采用模态叠加法计算其动态响应,运用双模态叠加法计算响应灵敏度,并对计算结果进行了相应的分析.     

基于梁格理论的扁壳桥结构空间效应分析

提出一套便于工程技术人员使用的扁壳桥结构空间分析与计算方法.引入壳体基本微分方程,推导出扁壳结构的等效刚度系数及梁格分析的截面特性,利用有限元程序直接计算壳体内力,根据程序计算结果进行承载力检算,提高扁壳桥结构分析的工作效率.研究结果表明,扁壳结构可以采用梁格法进行空间效应分析;与板壳法相比,梁格法计算效率高,且精度满足工程需求.     

电活性聚合物圆柱壳的动力学特性分析

基于有限变形动力学理论, 研究了电活性聚合物圆柱壳在内表面突加内压及电场作用下的运动与破坏问题. 首先得到了描述电活性聚合物圆柱壳内表面运动的非线性常微分方程, 然后对方程进行了数值计算并进行动力学定性分析. 当突加内压小于某个确定的临界值时, 圆柱壳产生非线性周期振动, 而当突加内压大于这个临界值时, 圆柱壳将被破坏. 通过对振动的振幅、相图和周期的计算, 讨论了外加电场、内压及圆柱壳的厚度等参数对圆柱壳振动情况的影响.     

基于实体壳单元的板壳非线性变形分析

将实体壳单元模型引入显式有限元方法,通过添加12个改善拟应变参数弥补变形缺陷解决闭锁问题,并利用共旋理论和径向返回迭代法更新应力.利用这种基于显式算法的实体壳单元模型对板壳结构非线性变形的标准算例进行计算,并与实体单元及壳单元计算结果进行对比.结果表明,该实体壳单元具有较高的计算精度,可有效地解决板壳非线性大变形分析问题.     

圆坯连铸结晶器温度场模拟与坯壳厚度预测

基于连铸圆坯结晶器温度与热流实测数据,建立了连铸圆坯凝固的三维传热模型,计算出结晶器和铸坯的温度场,并得到铸坯的固相率与坯壳厚度分布情况.温度计算结果与实测数据符合较好,表明此数学模型能够较为准确地反映实际情况.讨论了拉速、浇注温度等因素对坯壳厚度的影响,并对利用模型计算与经验公式计算得到的坯壳厚度进行了对比.     

加肋凹型锥-环-柱结合壳稳定性几何修正方法

针对加肋凹型锥-环-柱结合壳这一新型连接结构,分析了初始几何缺陷的形态及其可能出现的位置,并运用有限元仿真技术,得到影响最大的初始几何缺陷形态组合以研究壳板稳定性几何修正方法.通过单因素数值试验,分析了各结构参数对几何修正系数Cg的影响.并提出了Cg的计算方法.结论如下:(1)距环壳临近一档圆锥壳的Cg与各结构参数的关系同普通圆锥壳的Cg有差异;(2)经算例检验,提出的Cg计算方法精度较高,可在工程计算中应用.     

有中心集中荷载作用的任意变厚度的旋转扁薄壳的非线性弯曲

中心集中荷载作用的变厚度圆板或旋转扁壳的轴对称非线性弯曲,迄今鲜见研究成果.取三次B样条函数和对数函数为试函数,用配点法计算任意变厚度圆板的大挠度和旋转扁壳的非线性稳定.计算了中心集中荷载作用的圆板及它和反向均布荷载同时作用圆板且其中心挠度为零的特殊情形.给出了中心集中荷载作用下,线性或多项式型变厚度的圆锥壳、球壳或四次多项式型旋转壳的上、下临界荷载.等厚度圆板和球壳的计算结果同其他方法的结果做了比较.结果表明样条配点法有更高的精度和更大的荷载收敛范围.     

实体壳单元及其在动力显式有限元方法中的应用

将实体壳单元模型引入动力显式有限元方法,并采用假定自然应变方法消除剪切闭锁和梯形闭锁,利用平面应力假定改善厚向闭锁,通过共旋理论更新应力.对标准算例的计算及其与实体单元计算结果的对比显示,在相同计算模型条件下,实体壳单元模型较实体单元有更好的精度.利用实体壳单元对一段辊弯成型过程进行模拟.结果显示,采用实体壳单元可以有效缩小计算规模,提高计算效率.     

重型载货车驱动桥壳有限元分析

采用有限元分析软件ANSYS对桥壳总成进行了建模、计算和分析,通过误差估计等技术构建了计算精度较高的有限元模型,为进一步降低桥壳故障率提供了理论参考.     

换热器壳侧紊流流动特性的数值研究

根据体积多孔度、表面渗透度的概念 ,采用分布阻力方法建立了换热器壳侧紊流流动的三维数值模型 ,用修正的 κ- ε模型考虑管束对紊流的产生和耗散的影响 ,用壁面函数法处理壳壁和折流板的壁面效应 .对一管壳式换热器模型的壳侧流动特性进行了数值模拟 ,计算的压力分布与试验值进行了对比 ,并研究了不同紊流模型对计算结果的影响 .结果表明 ,计算的压力分布和试验值吻合良好 ,该模型能有效地模拟管壳式换热器壳侧流动特性 .     

低流速下燃料包壳表面污垢沉积的传热计算分析

针对核电站发生破口失水事故后碎片在燃料包壳外表面形成污垢沉积的现象,采用一维模型建立了燃料包壳和周围冷却剂温度场的数值计算模型,与流体动力学分析软件CFX模拟结果进行对比,分析污垢厚度、污垢导热系数以及冷却剂流速对包壳温升的影响,并分析包壳温升瞬态变化.经计算发现,此计算模型计算结果与CFX模拟结果相近,最大相对偏差为2%.经分析发现污垢的产生导致包壳外表面温度突升,且温度升高的幅度随着污垢厚度增大而增大,随着污垢导热系数的减小而增大.存在一个临界冷却剂入口流速,当入口流速低于临界值时,堆芯内将产生沸腾危机.     

基于径向基神经网络模型的耐压壳6σ设计

为了得到更可靠的潜水器耐压壳结构,考虑到材料性能和加工时结构尺寸误差的不确定性对结构性能的影响,将6σ设计的思想引入耐压壳优化设计.借助多学科优化平台iSIGHT,对耐压壳进行6σ分析的优化设计,得到优化且可靠的设计方案.为减少6σ优化设计中的计算代价,采用足够精确的径向基神经网络模型代替ANSYS仿真程序进行迭代.结果表明,在保证计算结果足够精确的前提下较大节省了计算时间.     

钢-混凝土组合空腹板架静力特性理论研究

钢-混凝土组合空腹楼盖是一种新的构造形式.结合一算例,利用 ANSYS有限元软件,建立了组合空腹楼盖的三种计算模型:空间梁单元与壳单元的混合元模型、空间壳单元模型、壳单元和块体单元模型三种理论计算方法,对这三种计算模型作分析对比,得到了静荷载作用下该类结构的内力分布规律及其他一些有价值的结论.     

考虑杆件初弯曲的单层球面网壳稳定性能

基于通用有限元软件ANSYS及自编的前后处理程序,针对是否考虑杆件初弯曲的单层球面网壳结构进行对比分析.采用随机缺陷模态法进行了考虑杆件初弯曲的2800余例K8型单层球面网壳的弹塑性荷载-位移全过程分析,掌握了弯曲角度、幅值随机变量对网壳稳定性能的影响规律.论证了一致缺陷模态法和特征缺陷模态法计算杆件初弯曲对网壳极限承载力影响的适用性.提出了适用于计算考虑杆件初弯曲影响的网壳极限承载力修正的一致缺陷模态法.采用修正的一致缺陷模态法进行了300余例考虑杆件初弯曲的K8型单层球面网壳的弹塑性全过程分析.结果显示:采用修正的一致缺陷模态法可以计算考虑杆件初弯曲的单层球面网壳极限承载力的最小值.杆件初弯曲能够降低单层球面网壳的极限承载力,并改变其屈曲模态和塑性发展分布.当最大允许初弯曲为杆件长度的1/1 000时,网壳极限承载力最大下降5%以上;当最大允许初弯曲为杆件长度的2/1 000时,网壳极限承载力最大下降10%以上.