单层正交索网结构有限分析计算方法及实验研究

建立了幕墙正交索网结构的计算力学模型,研究单层索网在网点分配荷载及预张力作用下的平衡方程、位移协调和变形体位能驻值方程,构成多变元的非线性耦合方程组。采用有限分析法将非线性耦合方程组解耦,寻求局部解析解再转化为全局数值解。设计小尺度实际模型在多点荷载作用下的内力和变形的实验。最后给出相关算例。     

钢索结构计算的有限分析法

阐述钢索结构的内力及位移计算的有限分析法。将钢索分成任意小单元 ,建立小单元受力的平衡方程和位移方程 ,利用钢索端部边界条件和单元体之间内力及位移的连接条件 ,建立初参数的传递矩阵化为数值解。还研制计算机软件用逐次逼近法进行数值计算 ,最后给出了算例。     

迭层复合材料圆柱曲板的非线性动力响应分析

基于修正的一阶剪切变形理论,利用Ｈａｍｉｌｔｏｎ原理导出包含横向剪切变形和转动惯量的复合材料长圆柱曲板的非线性动力方程;通过将位移和载荷展开为Ｆｏｕｒｉｅｒ级数,把非线性偏微分方程组转化为二阶常微分方程组,并用四阶Ｒｕｎｇｅ－Ｋｕｔａ方法数值求解．通过算例,讨论了载荷形式、几何非线性、横向剪切变形以及辅层方式等因素对动力响应的影响．     

含分层损伤复合材料圆柱壳非线性动力响应

基于一阶剪切变形理论,由Hamilton原理推导出包含横向剪切变形以及初始几何缺陷的圆柱壳非线性动力方程.复合材料圆柱壳上的初始几何变形以初始几何缺陷的方式描述并引入方程,针对破坏子层进行刚度折减,并求得脱层损伤的等效刚度矩阵.采用半解析法求解方程,其中位移及载荷沿周向级数展开,由Galerkin方法得到微分方程组,通过有限差分法求解;分析初始几何变形、伴随脱层及子层破坏等损伤形式对复合材料圆柱壳非线性动力响应的综合影响.     

解非线性方程组的单调迭代法

解非线性方程组的方法象解线性方程组的方法一样可分为两大类,即直接法与迭代法两类,但只有极少数的情况直接法才适用,基本上解非线性方程组只能采用迭代法,常用的有简单迭代法、牛顿迭代法等等,无论哪一种迭代法都有适当选取合理的初始近似解,以便迭代法收敛的问题,不仅如此,而且有的迭代法,如牛顿迭代法,每一步迭代都要计算多元函数的导数及其所组成的Jacobi矩阵的逆矩阵,这样往往大大增加计算工作量和存贮量,有时甚至实际计算行不通,特别当非线性方程组的阶数较高时显得很突出,刘玉绅对单个非线性方程提出了单侧逼近方程解的迭代法,J.M.Ortega与W.C.Rheinboldt附加某些条件对n个变元n个方程的方程组曾经证明了类似于〔1〕的结果,本文把〔2〕中的有关结果推广到n个变元m个方程的方程组的情形。     

高次非线性弹性杆纵向振动方程的摄动分析

对在计入横向惯性效应后的非线性弹性杆纵向波动方程进行了分析，通过建立非线性双曲方程组，在n≥2和小振幅、长波长的一般情况下，根据远方场简单波理论，采用向量摄动法，将方程化为变形KdV方程，并给出了方程的解析解。     

半解析法求解复合材料圆柱壳的非线性动力响应

基于一阶剪切变形理论，由Hamilton原理推导出包含横向剪切变形以及几何初始缺陷的圆柱壳的非线性动力方程，并用半解析法求解；位移及载荷沿周向傅里叶级数展开，由Galerkin方法得到微分方程组，通过有限差分法求解．讨论了径向载荷作用下的复合材料圆柱壳的动力响应问题．     

功能梯度材料梁的非线性研究

研究了热/机械载荷作用下几何非线性对功能梯度材料梁的位移及应力的影响。首先根据一阶剪切变形梁理论推导了机械载荷条件下功能梯度材料梁位移和应力的平衡方程,热载荷条件通过求解一维热传导方程即可获得;然后采用解析法和摄动技术两种方法对平衡方程求解,并利用非线性应变-位移关系分析非线性对位移和应力的影响;最后引入算例采用不同方法计算功能梯度材料梁的位移及应力并对比分析。数值计算结果表明,几何非线性对梁的位移和应力的影响是显著的,材料常数和边界条件对梁的非线性弯曲也有一定的影响。这种求解非线性平衡方程解析解的新方法对高阶剪切变形和层理论有一定的指导意义。     

周边固支深薄球壳的非线性动态分析

考虑几何非线性变形,推导深薄球壳非线性问题的位移型动力控制方程.将位移分解为动态项和静态项两部分,根据Hamilton原理,将无量纲偏微分方程组化为常微分方程组.利用打靶法进行数值求解,通过求得的数值结果讨论壳体的前三阶振动频率与壳体各参数之间的关系.结果表明壳体展开角较小时,高阶振动的频率大于一阶振动的频率.横向载荷对高阶振动频率的影响小于其对一阶振动频率的影响.     

悬索结构非线性有限元分析

提出了一种适合于悬索结构空间非线性分析的三节点等参数索单元有限元模型,在三维整体坐标下,由就的定义得到了可以考虑任意高阶位移影响的非线性应变几何关系,采用Ｌａｇｒａｎｇｉａｎ坐标描述法,并由虚功原理建立了非线性有限无限元增量方程及切线刚度和矩阵,算例计算表明,本文方法可用于各种悬索结构的计算分析。     

水流和波浪作用下渔具锚索张力和形状计算的研究

锚索是张网等定置渔具和鱼类养殖网箱中为了固定有关装置的重要部件,探索水流和波浪对锚索影响是研究定置渔具和设施的重要内容。本文从分析锚索在水流和波浪作用下的受力情况着手,列出水流作用在锚索上的水动力、锚索水中自重、以及波浪对锚索的作用力,再根据力学基本原理建立渔具锚索张力和形状的方程式。在确定初边值后求方程的数值解。用2种不同材料制作的锚索,聚乙烯索和钢丝索对比进行数值计算,从而探索锚索张力、形状与水流、波浪、自重之间的关系。     

Modeling of Air Temperature for Heat Exchange due to Vertical Turbulence and Horizontal Air Flow

In order to calculate the air temperature of the near surface layer in urban environment,the Sur-face layer air was divided into several layers in the vertical direction,and some energy bakmce equations were de-veloped for each air layer,in which the heat exchange due to vertical turbulence and horizontal air flow was tak-en into account.Then,the vertical temperature distribution of the surface layer air was obtained through the coupled calculation using the energy balance equations of underlying surfaces and building walls.Moreover,the measured air temperatures in a small area (with a horizontal scale of less than 500 m) and a large area (with ahorizontal scale of more than 1000 m) in Guangzhou in summer were used to validate the proposed model.The calculated results agree well with the measured ones,with a maximum relative error of 4.18%.It is thus con-cluded that the proposed model is a high-accuracy method to theoretically analyze the urban heat island and the thermal environment.     

悬索桥施工猫道的振动控制

基于万州长江二桥的施工猫道，介绍悬索桥施工猫道的振动方法和机理，建立猫道动力特性分析有限元模型，计算分析制振构造的设计参数对减振效果的影响。结果表明：对于超大跨度悬索桥，抗风缆系统控制猫道振动不够经济；水平制振索控制猫道的侧向振动和扭转振动，提高张力不能增大其减振效果；抗风门架和斜索控制猫道的竖向振动和扭转振动，增大斜索长度，减振效果愈加明显；联结绳可以有效地控制施工人员行走激发的猫道侧向振动。     

浮绳式网箱框架纲波浪力特性的初步试验研究

结合生产的实际需要,沿海浮绳式网箱生产的作用日益突出,因而研究其水动力特性非常重要。根据这一需要,采用预加张力的直交系泊方法,依据目前柔性浮绳式网箱尺寸和渔具模型试验方法设计、制作了一个柔性浮绳式网箱模型（1 m×1 m×1 m）,并进行了水槽试验。试验工况为规则波,周期为0.8～2.0 s（间隔0.2 s）,波高为50～250 mm（间隔40 mm）。在不同波浪周期、波高下,根据测量数据,分析研究作用在浮绳式网箱框架纲上波浪力的特性。试验结果表明：波浪力的变化与波浪特性相似,呈周期性、不对称变化,垂直于波浪方向的2根框架纲的波浪力峰值比与波浪方向平行的2根框架纲的稍小。框架纲上的波浪力不是同步变化的,存在一定相位差,但由于框架纲是柔性绳索制成的,因而能承受由于不同相位波浪力产生的扭矩剪切作用,证明了波浪作用下HDPE网箱常受到破坏而浮绳式网箱安然无恙的事实。最后,就水流和波浪共同作用下的网箱水动力学进行了试验研究,发现波流共同作用下的水动力值并不是单独在纯流和纯波下的水动力的值的简单相加,而存在一修正项。     

大型地下洞室群变形实测与数值模拟

以某水电站大型地下洞室群开挖为例,建立了三维数值分析模型,研究了洞室群开挖后洞周围岩的变形特性并分析了锚索应力损失对周围岩体变形和应力状态的影响;通过模拟结果与实测结果进行对比,分析模拟方法的合理性和支护方案的可行性.结果表明,围岩水平位移在洞室边墙中部最大,竖向位移在洞室拱顶最大,在洞室交叉部变形也较为显著;模拟结果与实测结果较接近,能良好地反映洞室实际开挖的过程和围岩的变形规律;锚索预应力损失达到某一程度时会使围岩水平位移显著增大.     

流中水平无旋浅水波与大圆柱相互作用

对于流中的水平无旋浅水波动 ,由三维的纳维 斯托克斯方程出发 ,导出了一组Boussinesq方程 .通过求解此方程组可得到一特定水深的水平速度及表面抬高 ,然后即可由解析表示式很容易地求出三维速度分布及压力分布 .用此方法讨论浅水波流绕射垂直穿剌水面大圆柱的波浪力 ,考虑了碎波影响 ,得到了较好的结果 .     

深基坑开挖对近邻大直径管线的影响分析

基坑开挖会引起土体的扰动从而带动近邻管线的位移,甚至会引起管线的开裂破坏。本文以实例工程为背景,运用有限元软件PLAXIS模拟基坑开挖引起大直径管线位移的变化,得出基坑开挖深度与埋设污水管线深度之间存在三种不同的位置关系,并且分析基坑开挖引起管线水平和竖向位移之间的差异变化,基坑开挖引起管线水平位移的增长速率为0.57mm/m,竖向位移增长速率为0.73mm/m,文中得到的结论和建议可为相似工程提供参考。     

弹粘性层状体系的力学分析

本文采用作者1987年建立的柱坐标系弹粘性力学分析的基本方程,导出了垂直和水平圆形均布荷载下层状半空间弹粘性体系的定解方程。利用数值方法可得到这些方程的解,从而获得具有各种弹粘性材料组成的层状体系中的应力和位移。已经编制的可解算N层弹粘性体系在多个垂直和水平圆形均布荷载作用下的应力和位移的通用程序(简称EV程序)可在IBM-PC微机上运行。