一致质量矩阵在向量式有限元中的应用

为研究一致质量矩阵在向量式有限元分析中的应用,采用第二类拉格朗日方程建立向量式有限元的质点运动方程,从能量原理推导了一致质量矩阵、集中质量矩阵和力矩阵,并引入节点位移约束,对两种质量矩阵在杆系结构中的向量化方程及含义作了对比.进一步通过受冲击荷载的无约束杆算例和受突加荷载的平面桁架算例,对比了采用两种质量矩阵的向量式有限元、刚体动力学及ANSYS分析软件得到的动力响应.结果表明:在瞬态动力分析中,采用一致质量矩阵比集中质量矩阵得到的结果更精确.当计算刚体平动时,两种质量矩阵的计算结果接近;而当计算刚体转动时,采用一致质量矩阵的向量式有限元方法具有较好的计算精度和效率,从而验证了一致质量矩阵在向量式有限元中的适用性和精准性.     

某种翼吊发动机安装结构应力分析方法研究

对一种大涵道比翼吊发动机安装结构进行传力特性分析。通过静力分析可得到工作载荷下各部件内力的理论解。建立了安装结构部件载荷分析的有限元模型。进行了安装结构在工作载荷下的静力试验,理论分析模型和有限元模型计算的结果与静力试验结果相符。根据得到的前安装框所受外力载荷,进行了前安装框的有限元建模方法研究。与实测结果对比表明,计算结果较为精确。     

梁式结构非线性有限元分析及其在微型机上的实现

本文讨论梁式结构几何非性静力分析的有限元方法,推导了空间梁大位移切线刚度矩阵,研究了在微型机上实施的方法。为了提高计算效率,采取了分别管理单元线性刚度阵及非线性刚度阵、一次形成线性总刚度阵而多次修改总刚度阵、按内存资源自动分块法修改总刚度阵的策略。节省了计算时间及内存资源,从而在微型机上实现了结构非线性分析。在IBM-PC-XT、机上编制了结构非线性静力分析有限元程序NONDJ-W。给出了对梁、平面柔性刚架、空间柔性刚架的计算实例。有解析近似解的算例表明用有限元的计算结果具有一定的精确度。     

计及剪切变形的复合材料薄壁梁的阻尼分析模型

为精确描述阻尼对复合材料薄壁结构动力学特性的影响,提出一个计及剪切变形的复合材料薄壁梁的结构阻尼分析模型。基于改进的变分渐进法(VAM)描述复合材料薄壁梁的位移和应变,采用Hamilton原理导出Timoshenko梁的自由振动偏微分方程,采用Galerkin法将偏微分方程化为常微分方程,通过求解复特征值问题得到梁的模态阻尼。将阻尼计算结果与现有文献的有限元阻尼计算结果进行比对,验证了本文模型的有效性。通过算例分析得到圆截面薄壁复合材料梁的阻尼数值计算结果。研究表明,不考虑剪切变形将会得到偏高的阻尼预测结果。此外,采用的铺层方式不同,产生最大阻尼的纤维铺层角也将有所不同。     

高层建筑筒体结构的空间分析

本文叙述高层建筑筒体结构空间分析方法。将整个结构离散为一般杆元和薄壁杆元。建立了薄壁杆元的刚度矩阵,并用矩阵位移法求解。用本文的方法编制了计机机程序。文末给出一个算例,其计算结果与有机玻璃模型实验结果符合良好。     

框架结构二阶位移效应数值解

通过静力凝聚法，得到框架结构的弹性平移刚度矩阵和水平运动平衡方程，并用Gramer法则确定结构各层抗推刚度。在此基础上，根据转角位移方程、叠加原理和迭代方法计算二阶位移，分析了P－Δ效应使结构层转角变化对层间位移的影响。该解法计算结果逼近精确解，误差为0．5％左右，适用性好、计算量小和容易实现。     

基于Neumann展开的转角信息识别近似算法

针对结构识别中转角信息难以测量的问题,提出了基于Neumann展开的转角信息识别问题近似算法.在结构识别中,由于各单元刚度参数未知,利用结构有限元分析中按静力凝聚的方法由平移求结构的转角是无法实现的,在结构参数差异不大的情况下,可以采用Neumann展开方法得到逆矩阵,进而得到结构的转角信息.理论分析和数值算例表明:该算法在结构参数差异不大的情况下适用,在材料参数全同的情况下是精确解答.其范数误差一般较小,而绝对量较小的分量误差较大.     

混凝土结构三维徐变的有限元计算方法

由于传统的杆系有限元程序和公式解法不能精确考虑和计算混凝土结构的三维徐变和局部效应,因此提出了一种混凝土结构三维徐变的有限元计算方法.首先说明了三维徐变的计算原理,并对有限元计算过程中的主要模块进行了阐述.在此基础上,对一个钢筋混凝土柱算例模型进行计算,并与Dischinger公式算法进行对比;钢筋及混凝土应力、模型变形等与公式解法相差在5%以内.同时,采用该方法实现了对箍筋影响及结构局部应力分布的时变分析.最后,为分析剪切应力对徐变变形的影响,对一预应力钢筋混凝土梁进行了三维徐变计算,计算结果与试验值吻合良好.     

薄壁箱梁约束扭转的有限元分析及弯扭力矩新算法

利用初参数法和传递矩阵,建立了薄壁箱梁约束扭转分析的有限元列式,导出了均布扭矩和均布双力矩的非结点荷载的等效公式.基于约束扭转的有限元位移解,进一步建立了弯扭力矩新算法,导出相应的刚度矩阵、均布扭矩和均布双力矩作用下的固端力公式,方便正应力和剪应力的计算.算例表明,本文的计算结果与理论值完全符合,所建立的薄壁箱梁约束扭转有限元列式、均布扭矩和均布双力矩的非结点荷载等效公式、弯扭力矩新算法公式正确.     

基于多因素耦合影响的薄壁梁材料非线性分析

综合分析了薄壁梁受轴向拉压、弯曲、剪切、扭转和翘曲以及轴力二次效应等耦合效应,根据Von Mises屈服准则及Prandtl-Reuss增量关系,推导出理想及强化弹塑性材料薄壁梁单元的增量本构关系.应用虚功原理,建立了薄壁梁单元精确模型的弹塑性增量刚度矩阵,并用高斯(Gauss)积分数值分析方法求得了该刚度矩阵,实现了薄壁梁多因素耦合影响下的材料非线性分析.通过与实体模型的算例比较,进一步验证了模型,说明该模型在薄壁杆系结构计算分析中,具有实体或其他模型无法替代的优点.     

沿海车客渡船结构设计与静动力性能分析

采用结构超级元和流体元分析了流场中多锥结合壳受简谐激振力作用下的动力响应．利用广义变分原理推导流固耦合系统运动方程．用模态综合法求解系统稳态动位移和动应力．对算例进行了讨论．     

结构对初始条件的动力响应的一种算法

从标准坐标变换方程出发，引入广义逆矩阵的求解方法，提出结构对初始条件的动力响应的一种新算法．这种算法回避开结构质量矩阵，以截断频率和对应的模态参数为输入，通过截断标准振型长方矩阵［Φ］的直接广义逆阵求解，求得结构对初始条件的动力响应．这一方法可用于已得到结构低阶模态参数而需进一步通过计算获得结构对初始条件的动力响应这一类工程中实际存在的问题．算例表明，精度满足工程要求．     

面向工程设计的知识处理关键技术

通过对工程设计过程的分析,提出了面向工程设计系统中产品层次建模的基本方法,研究了面向工程设计的知识处理技术:采用基于对象-规则的方法进行工程设计产品的知识表示;综合运用前向和后向推理,进行目标搜索和求解;建立了基于逻辑式的规则表示和推理,提高了规则知识的表示能力;建立了基于广义表的函数运算语言,提高了工程设计理论和经验公式的集成能力.开发了相应的软件系统,可集成于工程设计系统中,提高其知识处理能力.     

机械产品概念设计中的功能分析方法

为了使概念设计中的功能分解方法易于操作，使生成的功能结构包含更全面的设计信息，分析了现有功能分解方法如FAST法、去除和操作程序法以及功能结构法的不足；通过研究技术系统的特征，揭示了机械产品的广义工艺功能特性．引入了输入约束功能的概念，提出了基于广义工艺功能的分解方法，并给出了详细的分解步骤．该方法为机械产品的概念设计提供了一种操作方便、信息全面的功能分解模式．最后引用：工程实例验证了该方法的实用性．     

新型挂梁结构恒载力学特性的有限元数值分析

传统挂梁结构的牛腿转角处易发生拉破坏,新式挂梁结构可以解决这个问题·由于对这种新式挂梁受力特性以及结构设计参数的研究很有限,使之应用受到限制·利用有限单元数值方法对其恒载受力特性进行了非线性分析研究,计算结果显示了新型挂梁结构受力的合理性,为进一步研究和工程应用提供了参考依据·     

张弦梁理论微分方程近似推导

张弦梁作为一种新型工程结构,已广泛应用在实际的屋盖结构等中。本文基于大位移广义变分原理,在线性弹性理论下,考虑加劲梁轴向压缩应变能的影响,通过建立张弦梁的不完全大位移广义势能泛函的函数,由约束条件变分推导出张弦梁的基础微分方程,最终得到张弦梁的基础微分方程近似于能量原理的弹性理论下的微分方程这一结论,同时也为阐述张弦梁静力行为提供了理论依据。     

拉氏变换域中三维广义热弹性力学的边界积分方程及其基本解

将拉氏变换域中热传导方程的耦合项“线性化”处理后，精确地敢出了拉氏变换域中的基本解，并用位移互等定理导出了问题的边界积分方程。     

工程场地随机地震波动分析方法

研究了在随机地震波源激励下确定性介质工程场地的随机波动分析问题。基于随机振动理论与无限域波动有限元分析，提出了一条考虑随机激励的波动分析途径，从而将随机振动分析由一般能量封闭系统扩展到能量开放系统。利用这一方法，可以得到工程场地地震动的统计信息。所编制 的程序与相应的Monte Carlo模拟结果符合良好，表明了该方法的有效性。     

结构静力反问题求解逆摄动算法

研究了基于有限元分析的结构静力反问题求解的逆摄动方法,以桁架结构的静力分析为例,基于桁架结构的有限元分析模型,利用反问题求解的思想提出了静力反问题求解的逆摄动算法。给出逆摄动参数ε的显式计算公式,避免或减少了重分析。算例表明,这是一种具有较高效率的计算方法,可应用于复杂工程结构的静力优化设计。     

基于振动环境预测的结构动力学特性分析

针对载荷测试技术的局限性,提出一种以加速度响应为输入快速稳定求解工程结构动力学的分析方法.以试验测试加速度为输入激励,运用基础运动激励动力学特性分析方法,对某重型牵引车电瓶框总成模型进行仿真分析,获得模型在该激励下的强度分布和动力学响应,并与相应的实际路面试验测试结果进行对比,验证方法准确性.研究结果表明,本文提出的方法能准确有效地求解工程结构的动力学特性,对于企业缩短产品的研发、设计周期具有工程应用价值.