多点损伤梁的波传播与振动功率流特性

基于结构噪声的观点研究了在集中力作用下多点损伤梁的波传播与振动功率流特性．采用局部转动弹簧来模拟梁中的损伤，利用断裂力学的有关理论得到局部弹簧的转动刚度。分析得到了两点损伤梁的弯曲波运动及振动功率流的输入和传播．讨论了振动功率流与损伤位置及其深度的关系，结果表明多点损伤梁中的振动功率流与各损伤点的位置以及其特征尺寸是相关联的．     

自由曲梁纵弯耦合波及其功率流

针对近似为无限长的自由曲梁在平面内的振动，研究了其中纵弯耦合波运动及功率流，得到了由激励输入曲梁的功率流及由内力作用传播的功率流。结果表明，输入功率流时存在截止频率，在高频段，输入功率流迅速减小，这些结论为控制曲梁的结构噪声及振动提供了理论依据。     

三维框架结构随机能量流分析

说明了导出梁结构随机能量流分析(REFA)方程的基本原理,讨论了REFA与统计能量分析的理论关系,并指出REFA反映的弯曲波场功率流特性与统计能量分析中的耦合振子间的功率流特性是相似的.将REFA应用于一个由三根梁组成的三维框架结构,计算随机集中力作用于同一波场上不同位置时的结构响应.结果表明,随机力的作用位置会显著影响到该结构的总体能量响应及功率传递,但对直接受载波场总能量响应的影响很小.用统计能量分析法对该结构进行了动力分析,结果表明,只对直接受载的波场,两种方法计算的总能量吻合很好.     

钢屋架瞬态动力响应的弹性波分析

介绍了杆系结构动力响应的弹性波分析的方法——回传波射矩阵法 ,并将其应用于受阶跃函数加载的钢屋架的瞬态响应分析 .与有限元法进行比较 ,结果表明 ,用弹性波方法所得到的动态响应含有丰富的高频分量 ,能更精确地描述结构的瞬态动力过程     

梁-阶梯板耦合结构的功率流

当板的厚度较大和变化时，如厚板或阶梯类的板，这时板的剪切、转动惯量及板的面内运动，将对板结构的振动功率流产生影响。基于功率流的分析方法和梁、板动力学的原理，推导了梁一阶梯板耦合结构的功率流表达式。计算和测量结果表明：振动频率较低时，板厚比增大使得从梁传递到阶梯板的功率流减小；振动频率较高时，梁－阶梯板结构的传递功率流小于梁－薄板结构的传递功率流。在这类板结构功率流估计中应注意这些差异，否则将引起功率流估计的误差。     

梁结构耦合点的振动功率传输

讨论了多根梁耦合点的振动功率传输特性．耦合点采用刚体质量来模拟，根据耦合点的平衡条件和连续条件，得到了波动方程中的幅值，建立了波动幅值和振动功率之间的关系，并得到振动功率反射和传播系数．反射和传播系数确定为振动频率和耦合角度的函数．算例计算了二叉梁的反射系数和传播系数，分析了耦合角度和振动频率以及是否计及耦合点质量对反射系数和传播系数的影响，得到了一些有价值的结论．对于振动控制和结构优化设计具有重要的意义．     

3DSPH-SHELL耦合算法在薄壁结构冲击动力响应中的应用

针对薄壁结构在数值模拟过程中易发生网格大变形畸变的问题,基于有限元法和光滑粒子流法提出一种3DSPHSHELL耦合算法,并采用一维应力波传播验证3DSPH-SHELL耦合算法的精度。将其应用到弹性球低速撞击钢板、泰勒杆试验和弹体侵彻钢板试验中,数值模拟结果与理论值和试验结果吻合较好。结果表明:3DSPH-SHELL耦合算法计算精度高且效率高,同时更好地再现局部物理细节,适合模拟薄壁结构冲击问题。     

杆系结构的一种新解析方法

以有限元法的思想为基础,将梁的弯曲问题的初参数法推广应用到杆系结构,提出杆系结构的一种新解析法。采用本方法分析杆系结构的内力与变位的问题,可使整个推导过程与所得解答更加简洁精确。     

梁板结构功率流的导纳法研究

利用导纳法研究了梁板结构功率流的特性，建立了梁板结构的功率流模型；并推导了其理论表达式。经过实验，验证了梁板结构功率流理论的正确性。用计算机模拟，得到了梁、板参数变化对功率流的影响规律，为指导梁板结构的减振设计提供了理论依据。     

高层建筑结构的波传播及其振动功率流

将周期结构原理与导纳方法结合起来，分析了带复合结构单元的无限周期结构的波传播和振动特性，特别地将高层建筑结构简化为带横梁的无限周期柱结构模型，分析了弯曲波和纵向波传播的规律，导出了振动功率流的一般表达式，发现横梁的共振特性对高层建筑结构的波传播及其振动功率流有非常重要的影响。     

具有模糊弹性连接的杆系结构有限元方法

杆系结构各单元在节点处的连接状态往往是介于刚接和铰接之间的某种弹性连接状态。作者推导了具有转动弹性连接的杆单元刚度矩阵和荷载转移矩阵,其中考虑了横向切效应。     

考虑多种非线性变形的RC框架单元模型

提出一种钢筋混凝土框架结构弹塑性地震反应分析的杆件单元模型 ,着重介绍节点滑移子单元和剪切子单元的柔度矩阵的建立过程 .该单元模型把框架结构构件 ,由分布弹塑性梁子单元、节点滑移子单元和剪切子单元等 3个在节点上串联的子单元组成 .这两个子单元模型能够分别考虑纵向钢筋在节点内的粘结滑移 ,构件关键受力区域的剪切变形随复杂加载历史的变化过程 .该法从子单元柔度矩阵的计算到单元刚度矩阵的建立过程 ,力学概念明确 ,大大简化多种变形成分和复杂加载历史下 ,构件单元刚度矩阵的建立过程 ,可应用于非线性地震反应分析     

钢结构可替换梁端塑性铰滞回耗能研究

为避免钢结构梁柱节点在地震作用下出现脆性破坏,提出一种新的梁端削弱型结构形式来实现塑性铰的外移。采用ABAQUS有限元分析软件对节点进行滞回耗能能力的分析,同时对不同削弱深度的截面内力进行对比分析,并使用Perform-3D软件的静力推覆工况对新型塑性铰框架和普通框架的承载能力进行对比分析。研究结果表明,首先达到屈服强度的截面是上、下耗能板削弱最深位置的横截面;随着耗能板削弱深度的增加,耗能板削弱最深处横截面就会越容易屈服,且能够有效地降低梁柱节点焊缝截面的作用反力;新型塑性铰的耗能能力主要与耗能板的削弱深度有关,在满足承载力要求的情况下随着削弱深度的增加,塑性铰的耗能能力不断增加;由静力推覆分析可知,拥有新型塑性铰框架的整体承载能力比普通框架的整体承载能力低,所以过度的削弱耗能板深度会导致框架不能满足结构承载力的要求。适当的削弱深度会增加节点延性,提高节点的抗震能力,实现塑性铰外移的目标,起到保护梁柱节点的作用。研究结果可为削弱型梁柱节点的研究提供参考。     

考虑节点刚度的预制混凝土框架结构分析

给出了考虑节点刚度的框架梁的力学模型,推导了用节点连接刚度系数表示的半刚接梁的单元刚度矩阵,以及半刚接梁在荷载作用下的内力计算公式,并利用位移法对一单层单跨框架结构的横梁弯矩及其抗侧刚度进行了讨论.算例结果表明:半刚性连接框架受连接柔性的影响,会使框架结构横梁的杆端弯矩减小,而跨中弯矩增加;结构整体的抗侧刚度则随着节点转动刚度的增加而增加;随着梁柱线刚度比的增加,节点刚度对结构抗侧刚度的影响也随之增大.当梁的线刚度与节点转动刚度的比值α>5,结构受力性能与节点铰接时相近,而当α<0.04时,节点连接可视为刚接.综上所述,节点转动刚度对结构在竖向荷载作用下的内力以及结构整体的抗侧刚度有较大的影响.     

对偶性与特大增量步算法在复杂平面框架中的应用

特大增量步算法(LIM)是一种基于力法和广义逆矩阵理论的迭代算法,在简单桁架和刚架非线性初步应用中,达到相同计算精度下有同等甚至超过位移有限元的计算效率。针对工程中的复杂杆系结构,利用平衡与协调的对偶性,探讨LIM在复杂平面框架结构中的应用,建立了平面框架结构的LIM基本方程,提出了针对典型支座约束以及组合结点的处理方法。该处理方法的线弹性问题算例表明,与位移有限元相比具有至少同等的精度和相当的计算效率。在支座本身不考虑塑性的情况下,该处理方法同样适用于弹塑性问题,为LIM在复杂杆系结构的弹塑性分析中奠定了基础。     

车用榫卯构件过盈连接的性能研究

将榫卯结构应用于新能源汽车铝合金骨架,优化了悬臂结构的受力方式。通过热胀冷缩法可实现榫卯结构的过盈配合,采用试验与有限元仿真分析相结合的方法,研究了不同过盈量下榫卯构件的最大承载力。试验结果表明,当榫卯样件立放时,榫卯构件过盈量取0.3 mm时可承受最大静载力分别为0.2 mm的1.437倍,0.1 mm的2.467倍;而榫卯样件横放时不同过盈量所对应的最大静载力基本相同。仿真分析进一步表明,当榫卯样件立放受载,榫头与卯口发生相对滑移时,三组试件均发生破坏,且发生拔榫现象。     

摩擦软钢节点阻尼器抗震及抗倒塌性能

依据传统钢梁柱节点提出了新型摩擦软钢双重耗能节点阻尼器,该阻尼器能够将中屈服点软钢屈服耗能和钢板摩擦耗能相结合进而提高节点的抗震及抗倒塌性能.为提高计算效率采用多尺度建模方法进行有限元建模,节点核心区采用精细化建模方式,非节点核心区梁柱部分采用非线性梁单元,针对梁柱钢节点及其平面框架结构进行抗震性能分析.结果表明:在梁柱节点增设节点阻尼器可有效提高梁柱节点的承载力和耗能能力,并吸收外部输入能量,降低结构构件的破坏水平.同时,基于抽柱法将该新型节点应用于平面钢框架结构的静力Pushdown分析和非线性动力时程分析,分析结果表明:在增设该阻尼器后,可以有效降低构件失效点位移,进而提高结构的抗倒塌性能.     

一种新型装配式框架边节点抗震性能试验研究

为研究预制梁、预制柱之间连接的抗震性能，设计了一种新型装配整体式钢筋混凝土框架边节点，并完成了1个整浇RC试件和2个纵筋搭接长度不同的装配式PC试件的低周反复载荷试验。研究了其破坏过程、破坏形态、滞回曲线、骨架曲线、位移延性、强度退化及耗能能力等内容。结果表明：装配式试件与整浇试件具有相似的破坏过程，破坏模式为梁端塑性铰区弯曲破坏，节点核心区处于弹性状态，节点整体性能良好，承载能力、初始刚度和耗能能力与整浇试件相当。基于“钢筋直锚短搭接”高效连接技术的装配式框架边节点连接可靠、施工方便、质量可控，具有较好的工程应用价值。     

考虑节点非弹性变形的RC框架地震反应分析

钢筋混凝土梁柱组合体试验结果表明节点内纵筋滑移和节点剪切变形对组合体的抗震性能有明显影响,但框架的非弹性地震反应分析一般忽略了节点非弹性变形的影响.为了模拟节点区非弹性变形的影响,在纤维模型基础上采用在梁端附加零长度截面单元的方法,并通过σ-s本构模型考虑节点内梁纵筋粘结滑移,以及通过σ-sslip-shear本构模型同时考虑节点内纵筋滑移和节点剪切变形.考察了典型平面框架在罕遇地震下的非线性反应,对比分析了节点非弹性变形对框架整体和局部反应的影响.结果表明,考虑节点非弹性变形之后结构的最大顶点位移、最大层间位移角将增大或仅略有变化,梁端、柱端塑性铰数量将减少,梁、柱的转角延性需求总体而言将减小;地震作用下框架节点距离剪切失效尚有一定安全储备.框架地震反应大时忽略节点非弹性变形将导致明显误差,地震反应较小时可采用不考虑节点非弹性变形的常规有限元分析模型.     

３８ｋＷ 级碟式光热发电系统机架结构的承载性能

为实现太阳光能的高品位利用,设计了以抛物聚光器为聚光功能载体且配有双轴视日跟踪机构的碟式/斯特林热发电系统的机架结构.在机架承载和传力特性一致的基础上建立了机架的有限元模型,并基于数值风洞模拟的机架风载荷,计算得到了机架处于不同高度角时自重和风载作用的变形与应力分布,分析了机架承载的位移特性和薄弱位置的应力分布.结果表明,该机架在8级风载(17.1 m/s)作用时聚光器仍具有较好的几何"保型"能力,且在抗风运行以及12大风避险时结构均处于安全状态.