短程线型单层球面网壳结构在简单荷载作用下的动力稳定性

基于全过程时程分析方法 ,采用实用的动力稳定性判定准则,分析了在三种简单荷载作用下短程线型单层球面网壳结构动力稳定性能.阶跃荷载作用下考虑了初始几何缺陷和阻尼的影响,并对比了阶跃荷载与静力荷载作用下稳定临界值;简谐荷载作用下对比了共振区和非共振区的动力稳定性能;三角形荷载作用下考虑了不同持时的影响.通过不同参数变化对单层网壳结构动力性能的影响分析,得出了一些有意义的结论.     

短程线型单层球面网壳结构在简单荷载作用下的动力稳定性

基于全过程时程分析方法,采用实用的动力稳定性判定准则,分析了在三种简单荷载作用下短程线型单层球面网壳结构动力稳定性能。阶跃荷载作用下考虑了初始几何缺陷和阻尼的影响,并对比了阶跃荷载与静力荷载作用下稳定临界值;简谐荷载作用下对比了共振区和非共振区的动力稳定性能;三角形荷载作用下考虑了不同持时的影响。通过不同参数变化对单层网壳结构动力性能的影响分析,得出了一些有意义的结论。     

功能梯度多层石墨烯增强纳米复合材料圆弧拱的参数失稳分析

针对功能梯度多层石墨烯增强纳米复合材料(functionally graded multilayer graphene nanoplatelets reinforced composite,FG-GPLRC)圆弧拱的参数失稳问题,基于Halpin-Tsai的复合材料微观力学模型和有限单元法理论建立了FG-GPLRC圆弧拱在拱顶作用周期荷载的运动控制方程,并转化为含阻尼项的Mathieu-Hill方程。利用Bolotin方法求解Mathieu-Hill方程获得FG-GPLRC圆弧拱的主动力不稳定区域,并分别研究了石墨烯纳米片(graphene nanoplatelets,GPLs)的分布类型、质量分数、几何形状对FG-GPLRC圆弧拱动力不稳定性的影响。数值结果表明,GPLs沿拱截面厚度方向的顶层和底层分布较多时能够明显减小FG-GPLRC圆弧拱的面内不稳定区域,提高其结构稳定性。当GPL的高宽比大于4和宽厚比大于103时,GPL的几何形状对FG-GPLRC圆弧拱的动力稳定性影响不再明显,且随着结构阻尼系数的增大,FG-GPLRC圆弧拱发生参数失稳的临界荷载也增大,从而降低了结构发生动力失稳的概率。     

开口薄壁截面圆弧拱空间动力稳定性分析

通过能量法和Hamilton原理,建立了径向均布周期荷载作用下开口薄壁截面圆弧拱动力稳定偏微分方程。利用Galerkin方法将其转化为二阶常微分Mathieu-Hill型参数振动方程。求得周期解所包围的动力不稳定区域。探讨了开口截面圆弧拱发生空间参数振动的动力稳定性问题。分析了恒载系数、圆弧半径以及圆心角等参数对空间动力不稳定区域的影响,为工程结构动力设计提供参考依据。     

平面钢管桁架拱平面外稳定承载力的参数分析

介绍了桁架拱的分类和失稳特点,对平面桁架拱的有限元模型进行了讨论.采用有限元软件ANSYS分析,对影响平面钢管桁架拱的稳定性的各项几何参数进行研究,几何参数包括结构的高跨比、矢跨比、腹杆与弦杆的比值以及侧向支撑.分别进行了特征屈曲分析和考虑初始缺陷的双重非线性分析,得到各几何参数对平面钢管桁架拱的面外稳定承载力的影响程度.找出对平面钢管桁架拱平面外稳定性起控制作用的参数,从而为一般荷载作用下的平面钢管桁架拱的稳定承载力的设计提供参考.     

节点刚度对管桁架拱稳定性的影响

为研究节点刚度对管桁架拱稳定性的影响，在节点弹簧单元和壳单元滞回性能一致性得到验证的基础上，采用往复荷载下的变刚度弹簧模型代替壳单元考虑节点的半刚性。弹簧模型的节点刚度方程由节点域壳单元模型在往复荷载加载作用下的骨架曲线确定。以矢跨比为0.29，跨度为50m的管桁架拱为算例，采用材料与几何非线性有限元法对节点域弹簧模型和普通模型进行稳定性分析。结果表明：“静力失稳模态”为空间管桁架拱的最不利初始缺陷形式；节点刚度对管桁架拱的承载力影响程度与考虑初始缺陷的大小、分布形式和荷载作用范围有关。     

固接抛物线浅拱的平面内稳定性分析

对固接抛物线浅拱的静力及动力稳定性问题进行了研究.基于哈密尔顿原理推导出抛物线浅拱的动力学控制方程,并推得非线性静力平衡方程及静力跃越和分岔屈曲的解析方程;利用体系不稳定平衡时的能量守恒原理确立了发生动力屈曲的临界条件并得到动力屈曲相对荷载上限及下限值.分析结果表明:浅拱的修正长细比及结构已存在荷载是影响浅拱屈曲的重要参数,阶跃荷载作用下浅拱的静力及动力屈曲相对荷载随着长细比的增加而增加,而动力屈曲荷载随结构已存在荷载的增大而减小;当稳定平衡时系统势能大于零,浅拱的动力屈曲荷载将显著提高.     

钢管混凝土模型拱的弹性动力稳定性研究

以一钢管混凝土模型拱桥为例，首次进行了此类桥型在地震激励下的动力稳定性分析，探讨了结构动力稳定临界荷载的判定方法，初步建立了适合拱结构的动力稳定性判别准则，并研究了初始几何缺陷和地震加速度输入方向对动力稳定性能的影响，为进一步研究实际结构的动力稳定性能打下了基础。     

某切边不规则凯威特单层球壳结构非线性屈曲分析

以某切边不规则凯威特单层球形网壳作为研究对象,研究由于开洞而造成的不规则、支承拱梁水平刚度和竖向刚度的变化、活载的非对称分布、初始几何缺陷、几何非线性以及材料弹塑性对网壳非线性屈曲性能的影响,并采用有限元软件ANSYS对此结构进行非线性的荷载-位移全过程分析。研究结果表明:与完整球壳相比,切边球壳的稳定性能大幅度下降;与水平刚度相比,拱梁的竖向刚度对稳定性的影响较大;按一致缺陷模态法得到的稳定承载力系数,往往不是最小;初始几何缺陷值取跨度的1/400较适宜;材料非线性对切边球壳稳定性的影响较大;活载的非对称分布对本结构的稳定性并无不利影响。     

大跨空间结构风致动力稳定分析

研究大跨空间结构在随机数值风场作用下的动力稳定性能,并与静力全过程进行对比分析。以空间网架结构为例应用Abaqus对结构进行特征值分析,应用改进的弧长法对结构在非线性和带有初始缺陷的条件下进行全过程稳定分析,初步判定结构的失稳极限荷载,最后通过逐步增量动力分析对每个风荷载强度指标进行结构的弹塑性时程分析,并且利用Budiansky-Roth(B-R)准则判定结构的动力失稳极限荷载。结果表明:考虑非线性后的结构屈曲荷载因子降低了10%,当考虑脉动风的影响时,结构的极限承载力降低了29%。材料非线性和几何非线性对网架结构动力稳定性能有较大的影响,并且此类结构用静力方法分析它的极限承载力是偏不安全的,因此,网架结构在进行风荷载稳定性设计时必须进行动力稳定分析。     

拱支网壳结构的力学性能分析

拱支网壳结构体系是在综合了网壳（网架）及拱结构等优点的基础上,构思出的一种新型大跨度空间杂交结构形式,在理论分析和模型试验研究的基础上,对该结构体系的力学性能进行了分析,并比较其经济性指标。研究结果表明,由于拱结构的参与,该杂交绘声结构的受力性能得到明显改善,使得该结构体系具有更广阔的应用前景。     

强震作用下双层球面网壳结构非线性动力响应分析

针对大跨网壳结构的动力特性,提出了在强烈地震作用下双层球面网壳结构的非线性分析和结构动力稳定性判别方法.单元模型中考虑几何非线性和材料非线性的双重影响.分析时,以静力荷载作用下的受力状态作为时程分析的初始状态,采用B-R判断准则确定其临界荷载,通过加速度峰值-结构最大位移曲线来判别结构的动力稳定性,据此找出其动力失稳临界点及破坏规律.通过算例验证了本文方法的有效性.分析结果表明,双层球面网壳结构考虑双重非线性是必要的;一致缺陷模态对结构承载力的影响比振型模态缺陷的影响大.     

空间薄壁CFRP豆荚杆悬臂屈曲分析及试验

空间薄壁CFRP豆荚杆工作时处于悬臂状态,为掌握其悬臂受力性能,分别以截面2个对称轴为中性轴对豆荚杆悬臂梁进行末端加载试验,得到了屈曲荷载及屈曲特性.利用ABAQUS进行线性特征值屈曲分析,并引入特征值屈曲模态作为初始几何缺陷进行非线性屈曲模拟,得到豆荚杆悬臂梁屈曲临界载荷及非线性屈曲特性.与试验结果进行对比分析表明:初始几何缺陷对豆荚杆悬臂梁屈曲临界载荷影响显著,给理想豆荚杆植入适当的初始几何缺陷可有效模拟实际豆荚杆屈曲.基于试验和模拟分析,进一步对豆荚杆壁厚、铺层和杆件长细比进行参数分析,得到各参数对豆荚杆悬臂梁屈曲临界载荷的影响,对悬臂薄壁CFRP豆荚杆的设计和应用具有重要参考价值.     

几何初缺陷铁磁梁式板磁弹塑性屈曲失稳的摄动分析

基于广义变分原理得到的磁力公式，采用磁场摄动技术，给出了横向磁场作用下铁磁梁式板的磁力摄动表达式．在此基础上研究了横向均匀磁场下，具有几何初缺陷铁磁粱式板的磁弹塑性静力屈曲失稳特征，探讨了塑性变形对铁磁梁式板的失稳临界磁场值等力学特征的影响．分析结果表明：塑性变形对铁磁梁式板屈曲失稳临界磁场是敏感的，几何初缺陷对结构的变形特征具有很大影响．     

带变消耗率和连续输入乙醇发酵数学模型研究

讨论了带变消耗率和连续输入乙醇发酵数学模型,利用线性扰动和Lyapunov方法研究了微生物灭绝平衡点的局部和全局稳定性及正平衡点的局部稳定性,并且得到正平衡点稳定性的阈值条件.最后利用Hopf分支理论,证明了在阈值条件下,从正平衡点周围分支出一个稳定的周期解.     

斜拉索拱考虑拱受外激励作用下1:1内共振分析

研究在拱受外激励作用下斜拉索拱结构中索拱之间1∶1内共振问题.当拱的某阶频率接近索的某阶频率时,可导致索拱之间出现1∶1内共振,利用已建立的斜拉索拱非线性动力学耦合面内运动微分方程,采用Galerkin方法把斜拉索拱的面内运动方程进行离散,然后利用多尺度法对离散的运动方程进行摄动得到拱主共振情况下的平均方程,研究在拱受到外激励作用下拱振动对索振动产生的影响,同时对斜拉索拱内共振时的稳定、分叉及混沌情况进行了分析.结果表明:拱受到外激励产生共振后,通过索拱之间的内共振容易激发对柔性索的振动,导致索出现较大的幅值.能量在索拱之间相互传递,原本静止的索也可能出现共振,共振频域区间内索拱振动将出现跳跃、分叉及混沌等复杂的非线性动力学行为.     

Global Stability Characteristics of Irreversible Refrigerators

The dynamic stability analysis of an irreversible refrigerator working at the minimum power input P for given cooling load R was investigated.An irreversible refrigerator model was established based on coupled differential equations.The global asymptotic stability characteristics were proved by constructing Lyapunov function based on Lyapunov stability theory and analyzed by sketching global phase portraits.The influence of parameters such as initial and operating parameters were studied for different values.It was found that an equilibrium point of nonlinear system was the global stability point,and the temperature of the working fluids converged to the stability value as time t approximated to positive infinite.Besides,numerical integrations were carried out to corroborate the global asymptotic stability properties of the system.Finally,the dynamic stability and the thermodynamic properties of the system were analyzed.It was found that the energetic characteristics and the dynamic stability properties were deteriorated as the dimensionless cooling load R~* and the thermal conductance ratio b increased.     

随机Mathieu系统的Lyapunov指数和稳定性

研究研究了Mathieu系统在随机噪声激励下的主共振响应和稳定性问题。用多尺度法分离了系统的快变项,讨论了系统的阻尼项、随机项等对系统响应的影响。求出了随机Mathieu系统的不变测度和最大Lyapunov指数,由最大Lyapunov指数可得系统几乎必然稳定的充分必要条件。     

基于弧长法的南瓜型超压气球非线性后屈曲分析

稳定性研究是南瓜型超压气球设计面临的重要课题。针对南瓜球非线性屈曲过程,对含初始缺陷南瓜球的稳定性进行研究。首先,对南瓜球进行特征值屈曲分析,得到前8阶屈曲模态及线性屈曲临界载荷。然后,基于特征值分析的模态构型给出初始缺陷分布,进一步利用非线性有限元中的弧长法分别计算临界缺陷模态和组合缺陷模态下对应的屈曲临界载荷。结果表明,南瓜球对初始缺陷较敏感,缺陷的幅值和分布形式对承压能力和失稳形态均有影响,承压能力随缺陷幅值增大而降低,说明提高南瓜球稳定性需要提高气球的加工精度。同时,对已失稳南瓜球的应力分布进行分析,发现失稳状态下南瓜球高应力区的应力水平远高于相同载荷下未失稳南瓜球的应力水平。可见,失稳现象极大降低了气球的承压能力。