旋转对称壳体温度场的有限元分析

提出一种适合于分析旋转对称壳体温度场的壳体温度单元。此种单元假设温度沿厚度方向的变化可以用二次函数表示，从而精确地满足内外壁的各类边界条件；温度沿子午线方向的变化采用一般的插值函数表示、利用多点约束方程实现和旋转对称体单元的联结。由此建立的有限元分析的表达格式在数据准备和计算机运算时间上与现行算法比较都有很大程度的节省。实际算例表明此种单元的精度也是很好的。     

一般壳体温度场的有限元分析

构造了一种适用于壳体温度场分析的壳体温度单元。此种单元可以假设温度沿壳体厚度方向为线性变化或二次函数变化。通过引入壳体内外表面的边界条件，最终只保留壳体中面节点温度为未知自由度；用罚函数法实现了壳体温度单元与实体温度单元的联接。由此建立的有限元表达格式在数据准备和计算机运算时间上都比现行算法节省很多。     

复合材料扁壳的层间应力分析

给出了复合材料层合板壳变曲变形的高阶位移模式,利用连续条件,导出了层间应力修正公式,并推导了相应的有限元方程,算例计算了多种铺设方式和多种材料组合的剪应力分布,分析了壳体曲率对层间应力的影响,结果表明,纤维铺设方向和不同材料组合对层间应力沿厚度的分布有较大影响,曲率的变化对层间应力的大小有一定影响,而对应力沿厚度的分布影响较小。     

夹层板结构层间应力数值分析

夹层板由两块高强度表层板和较软的中间夹心层组成,表层剪切刚度大,夹层剪切刚度小．这些特点将会给夹层板层间应力分析增加难度．为此推导了角铺设1,2—3高阶剪切变形理论,这一理论满足层间位移、应力连续条件和自由表面条件,并且未知量个数独立于夹层板的层数．基于此理论建立了满足C^1连续条件的三节点三角形单元并用于夹层板结构层间应力分析．计算结果表明：根据推导的三角形单元,由求得的应变可以精确计算层问横向剪切应力和面内应力,进一步地,采用平衡方程后处理方法可以准确地计算层间法向应力．     

线天线阵单元间距对互耦的影响

采用矩量法严格计算和分析了天线阵单元间的互阻抗随间距的变化关系，分析了互耦对Chebyshev八单元天线阵方向图的影响。给出了精确计算任意电流元之间的互阻抗公式，绘制了互阻抗随间距的变化曲线和考虑互耦效应的Chebyshev八单元天线阵方向图，给出了天线阵单元间距的一个参考值。     

应力集中单元

本文借助于复变函数方法，以圆孔为例，给出一个八节点的应力集中单元。单元的复应力函数，精确地满足孔边的边界条件，而在单元的外边界上，借助于最小余能原理，在变分意义下满足由节点位移参数表示的位移边界条件。实例表明，这样的单元可以较精确地反映出孔边的应力集中现象，在通用程序中应用该单元计算应力集中是非常有效的．     

复合材料层合结构的热和力学分析

针对复合材料层合结构的热和力学分析提出了一种多层相对自由度壳元。整个分析过程可以在同一套有限元网格下实现。该单元基于三维有限元提出,易于与三维实体单元连接。采用了一种应力后处理方法以准确计算复合材料旋转壳体中的横向应力。两个数值算例说明了程序的可靠性。分析了受热载荷作用的带开孔和补强的复合材料圆柱壳,结果显示当补强层与面板的热膨胀系数相差过大时,孔边会存在较大的层间应力,可能会导致分层破坏。     

剪力墙结构在地震作用下的非线性分析

本文运用非协调单元和动态子结构技术，使地震作用下的钢筋混凝土剪力墙结构非线性有限元分析在微机上得以实现，比常用的层间模型和杆系模型更精确地描述了剪力墙从开裂到破坏的全过程，对清华大学所做两个开洞剪力墙结构模型的振动台试验作了全过程模拟，计算结构与试验结果吻合良好。     

稳定温度场下层状路面体系的解析层元解

从热弹性力学平面应变问题的控制方程出发,利用Fourier变换及Laplace变换推导其解析解,进而得出稳定温度场下平面应变问题的精确刚度矩阵,即解析层元;根据边界条件和层间连续条件对各层元进行组装,得到总刚度矩阵;求解总刚度矩阵方程,得到积分变换域内的解;应用Laplace-Fourier逆变换技术,得到物理域内的解.编制相应的计算程序进行验证及分析,结果表明,该解答与有限元软件模拟结果吻合,分层特性对层状路面体系温度应力和竖向位移量影响显著.     

大跨度桥梁桥面铺装温度效应仿真分析

针对环境温度变化对桥面铺装层受力的影响,提出了一些计算假定.以某高墩大跨连续刚构桥为研究对象,分析了温度变化对铺装层受力的影响.用整体温度变化来模拟年温差的影响,采用有限元的方法计算出温度变化引起的主梁挠度,拟合成挠度曲线,并由微元体的平衡条件导出了铺装层应力和层间剪应力的计算公式并得出相应的应力值;用局部温度变化来模拟昼夜温差的影响,采用先整体后局部的分析方法计算出铺装层内的应力.计算结果表明:在整体温度变化作用下铺装层的应力因其材料不同而异;在局部温度变化作用下铺装层内的应力受铺装层与主梁间的温差影响较大.     

基于Hashin失效准则的复合材料螺栓连接损伤破坏研究

本文介绍了复合材料螺栓连接二维模型的损伤破坏分析方法,Hashin失效准则和刚度降方法,考虑接触关系,剪切非线性和材料刚度降低,针对Hashin失效准则编制相应的损伤程序,然后采用有限元软件ABAQUS对复合材料层合板螺栓连接件强度进行数值计算。研究结果表明,利用损伤子程序可以较好的预测层合板的破坏载荷以及损伤初始发生的铺层及其扩展方向,损伤的发生和扩展只与铺层角有关,而与铺层顺序、铺层的厚度无关,剪切非线性分析更加合理,考虑非线性影响时,失效准则中包括剪切应力项,损伤产生较早。     

三维非轴对称饱和土动力刚度矩阵

基于三维非轴对称饱和弹性土层动力响应分析的基本解,推导出有限厚饱和土层和饱和半空间精确动力刚度矩阵,再由层间内界面连续条件建立三维非轴对称分层饱和土体总刚方程。该方法不要求对土体自然层(有限厚度)作薄层离散,也可方便处理层内荷载的影响;总刚方程可直接用于计算边界元法中边界积分方程要求的影响函数(GREEN函数)。     

受载复合材料角片弯角区域应力分布特征分析

为了分析受载复合材料角片在弯角区域的应力分布特征,建立了受载复合材料弯角的有限元模型.通过对一组复合材料弯角结构进行准静态拉伸试验,并通过对比载荷-位移曲线、载荷-应变曲线、失效模式和失效位置等力学响应,验证了有限元模型的正确性.应用所建模型,分析了复合材料角片弯角区域沿轴向、径向和宽度方向的应力分布特征,以及角片厚度对弯角区域应力分布特征的影响.结果发现:受载复合材料角片的主要失效模式是弯角区域分层,受载时材料内部面外剪应力相对较低,分层主要受面外正应力影响;对于所分析的14层复合材料角片,分层起始位置沿径向比较靠近内部圆角处、沿周向位于29°处、沿宽度方向位于中面处;随角片厚度的增加,其承载能力提高;角片越厚,在厚度方向上分层起始位置从绝对距离上说越远离内角,但是此分层起始位置至内角的距离与板厚的比值越小;角片越厚,其分层起始位置越靠近加载端.     

基于测试频率的损伤定位技术及其有效性的检验

探讨了基于测试频率平方变化比的损伤定位方法,对1个压力管道结构进行了单元损伤状态下的有限元模态分析,同时用形状记忆聚合物(SMP)材料制作了该结构的损伤可控单元,以电加热的方式控制其刚度变化,模拟了结构出现损伤的情形,并具体应用于模态测试实验中.有限元数值模拟和模型实验结果均表明结构频率的平方变化比是损伤位置和损伤程度的函数,据此可构建结构的安全信息库,对工作中的结构进行实时状态监测,将采集到的结构模态信息与信息库中的数据相比较,实现结构状态实时监测与损伤定位,进而可采取应对措施.     

一种混合变差肺部电阻抗成像算法研究

采用混合变差算法进行图像重建既能保持重构结果的连续性又可保持图像重建过程中的非连续性.建立基于有限元方法的二维EIT肺部模型,对模型进行离散,定义模型和各离散对象的物理特性,施加边界条件,计算边界电压,进行正问题仿真,确定算法的目标函数,进行图像重建并对混合变差算法的性能进行评估.在合适的权重值条件下采用混合变差算法重建的图像的结构相似度比采用吉洪诺夫算法和总变差算法重建的图像的结构相似度在无噪声时分别提高了约5.1%和9%,在含噪声时分别提高了约2.7%和6.3%.既可用于仿真研究与实验中,也可用于临床实测数据的图像重建.     

用小波分析铁路车辆滚动轴承诊断方法

实现铁路车辆滚动轴承状态的不解体检测，对减少维修费用、降低维修和检测工人的劳动强度、提高生产效率、避免意外损失和保证铁路运输的安全至关重要。本文采用小波分析方法对铁路客车滚动轴承振动加速度信号进行处理，提出了新的诊断方法，并通过实验证明了该方法的有效性。论述了小波变换能量的等价性，实验处理结果验证了“不同的故障会激起不同频率的谐振”。本文所提出的方法不仅适用于铁路轴承，也可用于其他轴承的诊断。