空间薄壁梁完全拉格朗日格式几何刚度矩阵

根据Timoshenko梁理论和Vlasov薄壁杆件理论,通过设置单元内部节点,对弯曲转角和翘曲角采取独立插值的方法,建立了可以考虑剪切变形、弯扭耦合和二次剪应力影响的空间薄壁截面梁几何非线性有限元模型。以拉格朗日格式描述几何非线性应变推得几何刚度矩阵.算例表明所建立模型具有良好的精度,适用于空间薄壁结构的几何非线性有限元分析.     

索穹顶结构非线性分析的曲线索单元有限元法

针对目前在国内外引起广泛关注的大跨度索穹顶结构建议的了一种五节点曲线索单元有限元法，利用四次多项式作为位移插值函数，由应变的定义建立了可以考虑任意高阶位移影响的非线性应几何关系，从非线性弹性理论出发并基于Ｌａｇｒａｎｇｉａｎ坐标推导了胡限元基本方程，进行了实例计算。     

悬臂压杆大变形的优化算法

提出一种解决几何非线性问题的优化算法,研究了悬臂压杆的几何非线性大变形问题.取悬臂压杆大变形后的平衡状态为研究对象,利用整体坐标系下的坐标关系式表示出自由端端点坐标,构建端点未知坐标的目标函数,确定悬臂压杆大变形的最优化问题,编制优化程序进行求解.通过分析典型算例,并同有限元方法计算结果相比较,表明本文算法在求解强非线性变形中的正确性,为处理复杂几何非线性大变形问题提供了有效的思想.     

空间杆系结构稳定性的几何非线性分析

讨论了任意形状空间杆系结构由于荷载或支座位移等原因而发生大变形时的几何非线性问题，推导了平衡方程，给出了基于能量准则的稳定条件，并编制了有限元计算程序，对某实际结构发生支座沉陷时的稳定性进行了计算分析.     

考虑轴力的管线变形控制微分方程及其优化解

为计算地铁施工引起的既有管线附加变形,将地埋管线视为弹性地基梁,受到地层竖向和水平位移荷载作用,考虑管线变形的几何非线性,建立了管线变形的控制微分方程组.采用优化方法进行模型求解,进行了案例计算和离心模型试验.将有限元解和试验结果同优化解进行了对比,验证了优化方法的正确性.分析了地层水平位移和几何非线性对管线变形和内力的影响.结果表明:管土摩擦系数较小时,管线在开挖影响范围内全长受拉.管土摩擦系数较大时,管线在隧道开挖中线附近受压,在其余范围内受拉,在管线变形计算中应同时考虑压应变和拉应变.较大的地层沉降使管线变形呈现几何非线性,表现为管线竖向位移引起管线轴向伸长,且管线弯曲变形与轴向变形存在一定的相互影响.     

压电智能薄壁结构电致材料和几何非线性建模与分析

随着压电智能薄壁结构在航空航天领域的广泛应用,对计算模型准确性的要求也越来越高.压电智能结构在强致动电压下会同时发生电致材料非线性和几何非线性,为了给压电智能薄壁结构的设计和应用提供更准确的模型,基于一阶剪切变形假设,同时考虑压电材料非线性本构关系以及多种几何非线性理论(包括冯卡门非线性、中等转角非线性以及大转角非线性),建立了压电智能薄壁结构在强致动电压下的几何非线性有限元模型,并通过已有研究的实验数据验证了模型的准确性.最后,基于电致材料非线性和不同几何非线性模型,进行了平板结构和半圆形压电壳体结构的仿真和分析,显示了同时考虑电致材料和几何非线性的必要性.     

一种新型板弯单元及其在几何非线性下的应用

扩展了对应于Reddy高阶剪切变形理论的一种新型四边形有限元的应用范围,将其用于复合材料层合板的应力计算和结构在拉伸-弯曲耦合载荷作用下的几何非线性分析。数值结果表明,这种新型单元能较为精确地计算应力和位移,并适于推广到几何非线性分析。     

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。     

几何非线性平面梁考虑收缩徐变的算法研究

针对混凝土斜拉桥等大跨柔性混凝土结构同时存在的几何非线性与收缩徐变问题,基于微分法导出了随转坐标系下平面梁在大转动小应变时的几何非线性平衡方程,该方程已计入初应变效应.结合初应变法计算混凝土梁收缩徐变等效节点力有限元列式,利用节点力之间和节点位移之间全量及增量的关系,获得结构坐标系下平面梁单元几何非线性分析中考虑收缩徐变效应影响的实用算法,并给出了详细的计算步骤.对某大跨径混合梁斜拉桥混凝土桥塔进行了考虑混凝土徐变效应的几何非线性分析,计算结果表明本文提出的算法能较好解决上述问题,具有一定的工程应用价值.     

充气膜造型结构的ANSYS软件非线性分析

考虑了充气膜结构几何大变形、小应变的主要特点,以非线性有限元理论为基础进行了包括形态、受荷及模态等全过程的受力分析.运用分析软件ANSYS对充气膜结构的各不同过程进行非线性有限元分析,以获得最优形态.     

不连续介质力学分析的弹性体—夹层模型

本文基于岩体不连续介质的实际结构特征建立了用于不连续介质力学分析折弹性体－夹层模型。该方法既能方便地求解连续介质力学问题，如岩体结构，另外由于在位移函数中已经将产动位移和转动位移同应变分离出来，因此很容易处理大位移，大转动问题。     

材料变异时大跨悬索桥的静力分析

作为大型柔性结构，悬索桥具有显著的几何非线性行为，而且存在材料特性的变异。在结构分析中，确定性有限元法不能预测材料随机因素的影响。文中建立了以增量形式表达的非线性摄动法随机有限元列式，并编制了悬索桥静力分析程序ＳＮＡＰ。经典算例表明，ＳＮＡＰ程序能有效地求解确定性非线性问题及建立离散随机场。最后针对一座在建悬索桥，计算了该桥在竖向活载作用下考虑缆索材料随机性时主梁跨中点位移的变化。结果表明，材料随机性的影响十分明显     

矩形板动力刚化有限元分析

在有限元方法中首次引入了单元耦合形函数（阵）,以此将单元弹性位移表示成为单元结点位移的二阶小量形式,利用几何非线性的应变－位移关系式,在小变形假设条件下确定了单元耦合形函数,在此基础上,根据Ｋａｎｅ方程,运用模态坐标压缩,并采用适当的线性化处理,得到了包含动力刚度项的线性动力学方程,针对矩形板编制了动力刚化有限元分析程序,仿真算例证明了理论和算法的正确性。     

波纹管在任意载荷作用下的几何非线性分析

为了深入探讨波纹管的力学特性 ,基于 Sanders非线性薄壳理论 ,用有限元法对其进行了非轴对称几何非线性分析。由于选取两结点非协调曲边旋转壳单元作为离散单元 ,解决了某些波纹管因子午线曲率有突变而在求解上造成的困难。同时由于将所有物理量 ,包括非线性耦合项 ,均沿环向进行了 Fourier展开 ,并通过适当的三角恒等式将非线性耦合项处理成“伪载荷”。因此能够方便有效地解决任意子午线形状的波纹管在任意载荷作用下的几何非线性问题     

牵引火炮非线性有限元隐式动力学分析

研究牵引火炮全发射过程非线性结构动力学有限元建模和分析中的关键问题。建立了某牵引火炮含身管与摇架导轨之间大位移滑动接触的非线性结构动力学有限元模型，运用隐式时间积分动力学方法模拟了该炮发射的后坐一复进过程，获得了炮架关键部位应力、应变和位移的瞬态响应，计算结果与实验测试结果基本一致。研究表明：该文的建模原理和数值模拟策略突破了火炮全发射过程总体结构动态应力分析的瓶颈。利用该文方法可以进一步研究火炮发射时的动态刚强度、冲击振动、结构动态稳定性等问题。     

大跨度斜拉桥恒载非线性静力分析

静力分析的精确程度对大跨度斜拉桥设计和施工过程具有很大影响。提出一套有限元方法 ,以弯曲能量作为目标函数确定斜拉索的初始张拉力 ,通过修正斜拉索的弹性模量 ,引入几何刚度矩阵和大挠度矩阵 ,综合考虑斜拉索垂度效应、梁柱效应和大位移效应 ,采用混合法求解系统方程。程序经过算例验证并应用于在建的重庆大佛寺长江大桥 ,取得了较好的效果 ,为该桥的施工控制提供了依据     

三维纤维梁单元增量非线性有限元分析

以三维连续体介质力学和虚位移原理为基础,推导了增量更新拉格朗日(UL)列式,此列式中保留了大位移增量刚度矩阵项,并对此刚度矩阵进行修正使其成为对称矩阵.根据增量UL列式,推导出小应变、大位移、大转动三维纤维梁刚度矩阵.该梁单元的刚度矩阵考虑了复合材料非线性、大位移、大转动高度几何非线性.该单元采用平截面假定,忽略剪切变形的影响,以轴线节点的位移表示截面上任意一点位移.根据以上理论编制了分析程序,通过对几个算例分析,证明该方法的精确性、通用性.     

Second Shape Finding Analysis of Membrane Structures

A second shape finding method was developed to improve the nonlinear finite element based shape finding method. The curved shape is obtained by raising the control points above the projection planeThe convergence was improved using pseudo material properties to get a preliminary shape, and then using the real properties to get the final shape. A large number of examples were analyzed to verify the validity and practicality of this method. The results show that the final curved surface after the second shape finding process is always quite similar to the first one. Moreover, the curved surface obtained after the second shape finding process is accurate and will be realized in real materials.     

悬索结构大位移分析改进的两节点索单元模型

基于非线性弹性理论,提出了适合悬索结构大位移分析的改进的节点索单元有限元模型,在 移函数的表达式中计及了索元自重垂度的影响,从而克服了目前悬索结构普遍采用的现代了点索元无法直接计及自重垂度影响的缺点。     

U型波纹管稳定性非线性有限元分析

该文提出了利用有限元法 ,在考虑几何非线性 ,材料非线性情况下 ,对承受有轴向、横向、转角位移载荷和内压载荷的波纹管进行非线性静力分析 ,描述屈曲前的平衡路径、最终确定屈曲临界载荷 ,比较精确地反映了其力学性能 ,为波纹管的稳定性研究与设计提供了有效手段。