考虑索端刚臂的斜拉桥空间拉索非线性分析

为解决斜拉桥空间拉索在塔和梁上锚固点的刚性连接计算问题,在基于微分法导出考虑垂度效应的非线性空间杆元切线刚度矩阵的基础上,根据索端刚臂在受力后只有刚体运动而本身不变形的特点,将刚臂视为空间矢量,利用空间矢量有限转动公式及微分方法,导出了结构坐标系下刚臂两端的位移之间和杆端力之间的总量及增量关系.最终获得两端带任意刚臂的斜拉索空间杆元切线刚度矩阵表达式,编制了相应的斜拉桥几何非线性有限元计算程序,对经典桁架算例、带刚臂的三杆空间桁架和施工阶段的斜拉桥进行了空间几何非线性分析.计算结果表明:本文方法能解决斜拉桥空间拉索在塔和梁上锚固点的刚性连接计算问题,为斜拉桥进行几何非线性精细分析提供有力工具.     

网壳结构节点体对其承载性能的影响

提出用大位移带刚臂杆元来考虑节点大小对网壳结构承协性能的影响，推导出大位移带刚臂元的影响矩阵，修正了Ｃ．Ｏｒａｎ的梁一柱单元切线刚度矩阵，并对类似的支座节点体进行了同样的推导修正，通过对网壳结构算例的分析计算，证明了文中理论的正确可靠。     

带刚臂的平面抛物线索元精细几何非线性分析

为解决应用抛物线索元进行索结构几何非线性分析时锚固点的刚性连接问题,在参考已有研究的基础上,进行了带刚臂的平面抛物线索元研究。将锚固点的刚性连接视为刚臂,根据受力后刚臂两端节点力之间和位移之间全量和增量的关系,利用微分方法导出两端带任意刚臂的平面抛物线索元切线刚度矩阵显式表达式;同时给出了考虑温度变化的节点力计算方法,提供了详细的计算步骤;编制了相应的几何非线性计算程序,对经典大垂度单索、带刚臂的平面桁架和索梁混合结构进行了几何非线性分析。研究结果表明:相对于已有文献方法,该算法具有同样的计算精度,且在计算效率及求解问题的非线性程度上有较大的优势,为索结构进行几何非线性精细分析提供了有力工具。     

基于U.L列式的带刚臂平面梁元非线性分析

为解决平面梁元在相交处可能存在的刚性连接问题,根据带刚臂平面梁元在受力后的运动和变形特点,基于U.L法推导出两端带任意刚臂的平面梁元的切线刚度矩阵表达式,指出已有文献在推导过程中省略了单元已有内力对切线刚度矩阵附加项的影响,有可能出现在非线性程度较高的时候计算不收敛的问题,给出了不平衡力的精确全量算法,并提供了详细的计算步骤;利用本文的研究成果编制了程序,对无刚臂和有刚臂的平面梁结构进行了几何非线性分析.计算结果表明这种非线性单元列式的正确性和非线性求解过程的收敛性,实用价值较强.     

基于精确解析解的索单元

完善了基于悬索精确解析解的两节点平面索单元，包括带节间集中力的索单元、两端带刚臂的索单元．从理论上推导了空间索单元的平面外刚度系数，并通过坐标转换矩阵将空间索单元统一到平面索单元上，也可考虑在组合均布荷载作用下的索单元．这种索单元可用于悬索桥、斜拉桥等结构的非线性有限元分析中．通过两个算例的计算表明，该方法是精确有效的．     

计及环境特征的刚-柔机械臂动力学模型及其控制策略

为了实现柔性机械臂主动柔性控制，基于Kane方程推导建立在惯性参考坐标系中的刚-柔机械臂的非线性动力学模型，并利用假设模态的方法对方程进行离散．在对刚-柔机械臂进行主动柔顺控制时，柔性机械臂要受到未确定外部环境的约束，因此，建立了计及环境特征的一般柔性多体系统动力学模型以及计及环境特征的刚-柔机械臂动力学模型，并分析研究了刚-柔机械臂主动柔顺控制策略．     

静不定平面桁架结构杆元内力简化分析

叙述静不定平面桁架结构零杆判别定理，以及数根杆元交汇于受力结点，杆元内力矩阵简化分析。具有一定理论意义和实用价值。     

带刚臂空间梁单元及其在斜拉桥计算中的应用

按推导带刚臂平面梁单元的单元刚度矩阵的思路,推导出了带刚臂空间梁单元的单元刚度矩阵。这种单元形式应用于大型复杂结构的空间分析中,既能显著减少单元结点数量,又能较好地模拟实际结构受力状态,能给计算带来很大方便。     

考虑材料非线性的平面杆系有限元分析方法

结合编程实践,介绍了考虑材料非线性的平面杆系结构有限元分析方法的要点,包括模型建立、坐标转换、材料本构关系选取、截面刚度确定等,同时对考虑材料非线性的平面杆系有限元程序编写中的刚臂刚度、收敛容差以及求解截面应变时参考位置的选取进行了讨论,最后用算例进行了验证.     

复合内力共同作用下平面杆系的失效评估

定义了平面杆系中的失效评估杆元以及该杆元的正则杆端弯矩和正则轴力,据此引入了杆件失效包络图、工作状态图以及杆件失效指标,进而定义了平面杆系结构失效包络图、结构工作状态图. 又据该图中反映杆元状态的点群的分布情况,分别从概率分布、加权平均和最大值的角度定义了三种结构整体失效指标. 利用本方法分析了一个三跨六层框架,计算了该框架在多种荷载、梁柱线刚度比以及失效评估杆元划分密度下的各种失效指标.     

钢筋混凝土框架—剪力墙结构的空间非线性地震反应分析

提出了一种用于复杂形式钢筋混凝土框架－剪力墙结构空间非线性地震反应分析的方法。整体结构采用空间力学模型。梁柱构件采用可模拟双向弯矩及轴力相互作用的多弹簧杆单元模型。剪力墙采用可考虑中性轴移动的多垂直杆元模型，并将其进行改进，使之能较方便地用于空间分析。对一幢１０层含非平面剪力墙的框架－剪力墙结构进行了在强震作用下的非线性分析，结果证明了本文方法和所用单元的实用性。     

带刚臂和弹性段的平面组合索单元

为在斜拉桥的有限元模型中高效地模拟斜拉索,建立了带刚臂和弹性段的平面组合索单元.两个刚臂位于单元的端部,单元的节点分别与塔柱和主梁上的对应节点固接.索的钢套筒部分视为弹性段,中间索段视为弹性悬链线,弹性段的内力沿接点处弹性悬链线的切线方向.首先利用弹性悬链线的解析解建立了索体的投影方程和刚度矩阵;利用刚臂两端位移转换关系,对组合单元的节点力微分,得到了组合索单元的刚度矩阵.算例分析证明了公式推导及编程的正确性.     

计及铰链间隙的机械臂动力学建模与仿真

工程中的机械多体系统都存在铰链间隙问题,铰链间隙使系统的约束条件、自由度数目和拓扑结构发生变化.根据Hertz接触定律和Coulomb摩擦定律,建立了含间隙平面旋转铰的力学模型;采用几何变形约束法和模态缩聚技术描述了柔性机械臂的非线性变形;同时考虑两个旋转铰的间隙特性和柔性臂的弹性,最终采用Kane方程建立了含铰链间隙的刚-柔机械臂系统的动力学模型.以Mathematica软件为编程工具.对含两个铰链间隙的双刚性臂系统进行了仿真计算,得到了更加真实的动力学响应.     

考虑摆弹臂柔性的中腹摆弹机构动力特性分析

在中腹摆弹机构的设计中,计及摆弹臂的柔性效应,应用一致质量有限元离散化方法,将中腹摆弹臂划分为若干单元,并建立中腹摆弹机构的混合坐标．采用连续介质力学的几何变形关系描述柔性摆弹臂的非线性变形场及运动关系．在变形场的描述中计人柔性摆弹臂纵向变形的二次耦合项,最后应用Hamilton最小作用原理建立中腹摆弹机构的一次近似刚一柔耦合动力学方程．通过MATLAB对动力学方程进行数值仿真,得到不同射角和不同摆弹质量情况下中腹摆弹臂的变形量,并对仿真结果进行分析,为中腹供弹系统的工程研究提供了理论依据．     

BRB在平面不规则钢框架中的应用研究

首先简述带BRB(屈曲约束支撑)平面不规则钢框架设计步骤。根据名义刚度比计算出每层BRB截面面积,根据质—刚偏心距布置每层BRB,使质心刚心尽量重合,以减小结构的剪—扭耦联效应。最后用非线性动力时程进行验算,检验层间位移是否超限。分析表明:相对于普通框架,BRB布置合理的平面不规则框架在强震作用下位移和转角明显减小,能有效减小结构剪扭效应,有良好的减震耗能作用。     

埋地热力管网非线性复合有限元力学模型及其热胀内力分析

假定土壤对管道的纵向摩阻力服从双线性规律,对端部有弯头、伸缩式补偿器或支墩的埋地管段建立了含有节理或刚臂的非线性复合单元模型,考虑到扁平效应及内压对弯头柔度的影响,编制了平面埋地热力管网热胀力通用计算程序。给出了算例,得到了令人满意的结果。     

柔性机械臂的广义确定性动力学模型

基于凯恩方程，考虑柔性体变形的几何非线性，对动力学模型的非线性项保留至适当阶段进行线性化；同时，考虑几何和物理参数的随机特性，提出计及动力刚化的视觉控制柔性臂广义确定性动力学模型，并采用蒙特卡罗方法，对其进行了仿真分析，仿真结果说明了理论方法的正确性和有效性。     

利用有限元分析框架与填充墙的协同作用

以多种单元共同集成总刚分析框架与填充墙的协同作用 ,计算出框架杆元的内力 ,与不考虑填充墙的协同作用的计算结果进行比较。     

带刚臂梁—柱特征值分析及损伤识别研究

本文指出了对钢筋混凝土梁类构件和试验条件下的偏压柱试件采用带刚臂分析模型进行动力分析的必要性，并进行了理论推导和实例分析，提出了相应的刚度识别方法。     

基于约束再删除和对偶规划的结构优化设计

介绍一种有效的结构优化方法。它用有限元法进行结构分析,应用结构优化的近似概念简化问题,然后用拉格朗日对偶规划求解这个非线性数学规划问题。本文作者曾提出敏度分析后约束再删除的方法,这个方法在本文中得到了完善。用本文方法编制的计算机程序可求解有应力、位移约束和最小尺寸限制,由杆元、三角形平面应力元和对称腹板元组成的结构的最小重量设计。给出若干数值例题,其结果说明了方法的有效性。