含铸钢节点钢结构的随机结构分析

利用等效弹性模量随机场来表征铸造缺陷的随机性,对含铸钢节点的钢管桁架结构进行概率有限元模拟,计算了结构整体性能对铸钢材料及钢梁钢管材料分散性的敏感度.然后,基于随机场局部平均理论,利用随机场网格描述铸钢节点缺陷概率分布随空间位置变化的特点,计算了结构整体性能指标对随机场离散后各随机变量的敏感度.最后,对随机场网格进行二次划分,得到能反映随机因素空间重要度的随机场网格,并大大减少了结构随机有限元计算的计算量.结果表明:含铸钢节点的钢结构的结构性能对铸钢材料弹性模量随机性的敏感度约为型钢钢管材料的3倍,铸钢材料的随机性是影响结构性能的重要因素;铸钢节点主管下侧受拉部位的材料对结构的刚度和稳定性影响较大,主管与支管相贯线部位的材料对结构强度影响较大,在跨尺度随机有限元分析中,相关区域在随机场网格细化和缺陷模型建立时应重点考虑.     

钢管相贯线焊接残余应力的有限元计算

根据某体育场罩棚钢结构节点类型,建立钢管相贯线焊接的三维有限元模型,并根据实际情况确定计算时所需的边界条件.通过计算得到焊接温度场和等效残余应力分布规律,结果表明:焊缝位置温度梯度最大;焊缝的等效残余应力很大,可以超过材料的屈服极限;沿焊缝周向,等效残余应力保持在屈服极限附近,焊接引弧点附近等效残余应力有波动;沿焊缝径...     

基于混合方法的随机板-梁结构动力响应特性数值研究

依据有限元统计分析方法的基本理论,构建了具有随机性的板-梁结构FE模型.采用蒙特卡洛FE方法计算模型的总体平均响应.同时,采用混合方法构建结构的FE-SEA混合模型,计算组合结构中各子结构的动力响应.并将混合法计算的响应结果与蒙特卡洛有限元法计算的总体平均响应结果做对比.结果表明:FE-SEA混合方法改变了FE法对模型大量节点自由度的需要,减小了模型尺寸,降低计算量,提高了随机结构动力响应的计算精度.这为实际工程应用提供了一种准确、高效且更符合实际结构响应的分析方法.     

基于响应面法和麻雀搜索算法的结构有限元模型修正

为了获取准确可靠的结构有限元模型,提供结构运营期间健康监测和状态再分析的基准参照,提出了一种基于响应面法(response surface method,RSM)和麻雀搜索算法(sparrow search algorithm,SSA)的结构有限元模型修正方法.首先,基于响应面法,采用拉丁超立方设计方法进行试验设计获取样本点,以简单低阶数学模型代替特征量与参数间复杂的映射关系,构造结构宏观响应与各参数的解析表达式,基于逐步回归分析进行基函数显著性检验,运用方差理论检验模型精度获取最优响应面模型,并联合结构动力响应残差和构造目标函数;其次,基于麻雀搜索算法,对目标函数进行优化求解得到各参数最优解,代入初始有限元模型中,实现对初始有限元模型的修正;最后,基于RSM-SSA有限元模型修正方法对高维局部损伤悬臂梁数值模型实施修正,验证所提方法的可靠性和可行性,并与基于其他新兴群智能优化算法的有限元模型修正结果进行对比.结果 表明:采用该方法修正的参数和频率误差均值分别为6.549％、0.279％,修正效率和精度较其他算法有显著提升,修正后的有限元模型具有较高的精度,可真实反映结构实际力学行为.该方法为结构有限元模型修正提供一种新思路.     

行星传动中薄壁齿圈稳态动响应研究

以功率分流式行星减速器中薄壁齿圈为研究对象,利用ANSYS构建了结构的有限元模型,并采用模态叠加法计算其在动态啮合力作用下的结构动响应,得到了额定工况及行波共振情况下齿圈节点位移及动应力响应的时域历程,对节点位移动响应中的频率成分做出了分析.就齿圈转速、与齿圈啮合的行星轮个数及齿圈厚度对其动响应的影响做出了讨论,为齿圈结构的设计提供了理论依据.     

行星传动中薄壁齿圈稳态动响应研究

以功率分流式行星减速器中薄壁齿圈为研究对象,利用ANSYS构建了结构的有限元模型,并采用模态叠加法计算了在动态啮合力作用下结构的动响应,得到了额定工况下及共振情况下齿圈节点位移及动应力响应的时域历程,对节点位移动响应中的频率成分做出了分析。就齿圈转速、传动系统中与齿圈啮合的行星轮个数及齿圈厚度对其动响应的影响做出了讨论,为齿圈结构的设计提供了理论依据。     

基于相关分析的对接接头缺口应力集中系数不确定性研究

针对对接接头焊缝形状变化引起的缺口应力集中系数不确定性问题，基于参数化有限元分析和相关性分析进行研究。焊缝几何形状的不确定性由引入控制点的几何变化进行模拟，并基于仿真实验生成的大量测试数据样本计算控制点间的相关性，通过蒙特卡洛模拟获得大量随机焊缝数据。在缺口应力法基础上，使用ANSYS进行参数化建模，建立引入焊缝形状不确定性的对接接头有限元模型，对对接接头焊趾处的缺口应力集中系数进行研究，得到不同缺陷等级下的分布规律，总结了焊缝形状不确定性对缺口应力集中系数的影响。在此基础上，基于得到的大量实验数据建立焊缝几何参数的一阶响应面模型。结果表明：缺口应力集中系数与焊趾倾角及焊缝高度呈正相关，与焊缝宽度呈负相关，其中，焊趾倾角的影响最大，焊缝高度的影响最小。     

高层钢结构BIM软件研发及在上海中心工程中的应用

为研发我国具有自主知识产权的高层钢结构建筑信息模型(BIM)软件并全面应用BIM,选用ObjectARX技术在AutoCAD平台上进行二次开发.建立高层钢结构BIM软件,实现了BIM与高层钢结构结构工程各个阶段的数据接口,并在上海中心项目中应用该软件系统.软件实现高层钢结构有限元计算、规范校核等功能,并可以读入相关有限元软件的计算模型,基于设计结果完成BIM的三维实体的数字拼装技术;组织节点数据结构,完成复杂钢节点的参数化造型和编辑技术;实现基于BIM的结构材料信息等的建筑工程数据管理,以及BIM与施工图、加工图的实时、一致性关联.上海中心项目应用说明,该BIM软件实现了建筑信息模型的理念,将对我国建筑业信息化进程起到推动作用.     

提升系统与井塔结构耦合振动分析的动态子结构法

文章基于ANSYS软件和ADAMS软件运用动态子结构法对井塔结构与提升机系统进行耦合振动分析,得出井塔结构与提升机系统的动力学响应,并与实际测量结果进行了对比,以检验动态子结构法在井塔结构与提升机系统耦合振动分析中的效果。首先,在ANSYS中建立井塔结构有限元模型,通过多步静力学分析得到井塔结构与提升系统耦合界面的等效刚度矩阵K;然后,建立提升机系统ADAMS模型,将井塔结构等效矩阵K以力的函数表达式作用于提升机系统上,计算得到提升机振动响应和提升机系统对井塔结构的作用力;最后,将ADAMS计算得到的作用力作用于井塔结构上,计算出井塔结构的动力学响应。计算结果表明文中方法的效果是比较理想的。     

基于分层进化寻优的塔机结构有限元模型修正

采用分层优化策略,运用进化寻优算法实现结构有限元模型的优化修正.根据设计变量对有限元模型影响的区别将其置于节点层与截面层分别执行进化寻优,两个层次的进化寻优交替进行直至问题收敛.建立了某型塔机的参数化有限元模型,根据实测的风致振动响应识别的模态参数采用所提出的方法对塔机的有限元模型进行了修正.修正结果表明,该方法可以有效地实现塔机的有限元模型修正,且修正计算效率高于对应的基于整体策略的修正方法.     

建筑物钢结构中考虑参数频变特性的雷电暂态响应

介绍了建筑物避雷系统中钢结构体雷电暂态响应的计算方法，将钢结构体分支导体的电气参数等值地表示为阻抗和电容矩阵，分别采用诺伊曼（Ｎｅｕｍａｎｎ）公式和平均电位法计算了这些矩阵。在确定分支导体电气参数的基础上，钢结构体被转化为一个由一系列耦合π型电路组成的等值网络。为了计及分支导体阻抗参数频变特性对雷电暂态响应的影响，首先在频域中建立描述等值网络的方程，再运用指数采样的傅里叶反变换求取时域雷电暂态响应。计算结果与试验结果比较表明，两者基本吻合     

基于可靠性理论的桅杆焊缝风振疲劳分析

根据某一地区风荷载的分布规律 ,得到不同方向不同风速的累积时间 ,模拟风压脉动时程曲线 ;建立桅杆结构的空间有限元模型 ,计算结构在风荷载作用下的响应 ;得到不同方向不同风速作用下纤绳节点板焊缝的应力循环次数和应力幅 ;根据Miner线性累积损伤准则 ,得到总应力循环次数和等效应力 ;以节点焊缝的极限疲劳循环次数作为随机变量 ,基于可靠性理论 ,计算得到不同服役期节点焊缝的疲劳可靠性 .     

大跨度双层柱面网壳结构的非线性有限元可靠度、相关性及灵敏度分析

在非线性有限元可靠度分析中,对于特定的材料模型,约束函数会有不连续的梯度,它将导致搜索过程的不收敛.鉴于此,在大跨度空间结构的可靠度、相关性及敏感性计算中引入了两种光滑材料模型,通过引入的光滑材料模型及应用4种搜索验算点的方法使得非线性有限元可靠度计算在满足计算精度的情况下更易收敛,耗时更少,并且使得按照常规方法不能收敛的问题也变得收敛;对双层柱面网壳整体进行系统可靠度计算,研究了响应量间的相关性,得出一些有价值的结论.结果表明,引入的光滑材料模型在大跨度空间结构的可靠度与敏感性分析中简单易行,效率精度较高.     

T型相贯节点在爆炸冲击和火灾作用下力学性能的有限元分析

针对T型相贯节点冲击、高温试验,利用ANSYS通用有限元分析软件,采用显式-隐式序列求解方法,对T型相贯节点在爆炸冲击荷载作用下的动态响应,以及冲击后的抗火性能进行了有限元模拟分析.计算中,充分考虑了应变率和温度引起的材料性能变化,分别得到考虑应变率效应的应变时程曲线,以及在应变率强化后考虑温度软化的耐火极限温度和节点破坏模式.将有限元计算结果与试验结果进行对比,验证了显式-隐式序列求解方法的可行性和结果的准确性.     

煤矿井塔结构在脉动风荷载作用下的响应分析

文章简述了风荷载特性与脉动风荷载的风速时程自回归(autoregressive,简称AR)数值模拟方法,模拟了给定风速功率谱的风速时程序列,并验证其与目标谱的一致性,从而得到作用在结构模型各节点上的脉动风荷载时程样本。以某煤矿井塔结构为例,用有限元分析软件SAP2000建立其有限元模型,并用Matlab获取了井塔结构迎风面各节点上的风荷载时程信号作为动力输入。利用SAP2000软件对结构进行模态分析,并基于时程分析方法计算结构在脉动风荷载作用下的风振响应。结果表明,AR模型能有效地模拟具有空间时间相关性的节点脉动风速时程,可为结构的安全性设计或结构的改造提供参考和依据。     

圆钢管KK型搭接节点内隐藏焊缝焊接与否有限元分析

以实际工程中的圆钢管KK型搭接节点为基础，利用ANSYS非线性有限元法建立分析模型并分析了该节点隐藏焊缝在焊与不焊2种不同焊接方式下的破坏模式，及搭接节点的支主管管径比β、径厚比γ，支主管厚度比τ等参数变化对节点极限承载力的影响．分析了在低周往复荷载作用下，搭接节点隐藏焊缝在焊与不焊2种不同焊接方式下的滞回性能，并给出了滞回曲线．搭接节点的ANSYS有限元分析结果表明，搭接节点的隐藏焊缝焊与不焊对节点最终破坏模式影响不大，对节点承载能力的影响也不是十分显著，隐藏焊缝不焊接节点的滞回性能优于隐藏焊缝焊接节点．为了使节点构造简单并便于施工，建议实际工程中的隐藏焊缝可以不焊接，此结论在后续的实验研究中还需要进一步的验证，以拓展该节点的反问题研究．     

基于节点位置相关性分析的结构位形推算方法

既有空间结构鉴定计算应按结构实际位形建立几何模型.根据空间结构几何构造特性,采用节点位置偏差相关系数的函数模型分析节点位置相关性并给出模型参数确定方法;基于节点位置相关性分析,提出根据抽样测量节点位置推算结构几何位形的方法,以条件概率分布期望作为未测节点实际位置偏差的期望估计值,以交叉验证的方差置信上限作为偏差的方差估计值,由此确定偏差分布,得到结构实际几何位形,建立结构鉴定计算的不确定模型.对实际网壳结构根据抽样测量节点位置推算结构实际几何位形,并进行整体稳定性分析.研究结果表明,基于节点位置相关性分析的推算方法结果更符合实际.     

基于Maattanen模型的冰激疲劳寿命分析

基于ANSYS系统和海洋平台自激振动Maattanen模型，提出了计算冰激疲劳寿命的一种新方法，并开发了与ANSYS系统集成使用的计算程序。利用该程序可以实现对多自由度复杂平台结构的冰激动力精细分析，并能定量确定自激冰力、结构的动力响应和节点应力。运用该程序计算了实际平台的冰激振动响应和节点疲劳寿命，分析了不同冰力参数对平台自激振动响应的影响。对使用不同冰力模型计算出的平台疲劳寿命进行的对比结果表明，较高冰速下平台动力响应较小；自激振动是造成平台疲劳损伤的主要原因。计算结果与现场观测情况一致，这进一步验证了新计算方法的可靠性，为平台冰激疲劳设计提供了依据。     

基于遗传算法的大型钢塔结构的节点损伤参数识别方法

针对高耸钢塔架结构的损伤特点,在建立具有节点损伤的有限元模型的基础上,提出一种基于遗传算法的参数识别方法,运用遗传算法理论对节点的损伤位置和程度进行诊断．通过对一实际大跨越塔结构的数值仿真分析,表明提出的损伤诊断方法的结果是令人满意的,具有实际应用价值．     

大跨度桥梁耦合抖振分析的有限元正交组合方法

基于结构的固有模态坐标，提出了用于大跨度桥梁耦合抖振响应分析的 有限元正交组合（complete quadratic combination,CQC)方法。在合理假设基础上，推导出桥梁结构的节点等效气动抖振力公式。结合有限元方法和随机振动理论，给 出了桥梁结构节点位移和单元内力功率谱密度和方差响应的计算方法。该方法可以考虑自然风的任意风谱和空间相关性以及结构抖振响应的多模态耦合效应，且计算效率较高。