确定结构分支点及跟踪平衡路径的改进弧长法

在非线性有限元法的基础上，提出了一个新的搜索及确定结构非线性分支点并跟踪屈曲平衡路径全过程的求解方法－改进弧长法，利用弧长控制参数和结构切线刚度矩阵特征值之间的非线性关系，建立了搜索并确定位于结构屈曲平衡路径任一区段人的分支点的精确分析方法。     

单层施威德勒型球面网壳屈曲路径全过程追踪

以单层施威德勒球面网壳为研究对象，通过使用ANSYS有限元程序，利用弧长法进行结构几何非线性计算跟踪后屈曲平衡路径，求出网壳的失稳模态和极限稳定承载力，研究不对称加载对单层网壳极限稳定承载力的影响规律。研究表明：弧长法是网壳结构整体非线性分析的有效方法，能有效地追踪网壳失稳全过程，确定极限稳定承载力；在非对称荷载所占比例较大时，非对称加载比对称加载易引起失稳，设计中非对称荷载起主要控制作用。     

点铆固钢衬壳的热后屈曲线性分析

基于用应力函数Ｆ和挠度函数Ｗ表示的钢衬壳后屈曲非线性控制方程，假设位移函数Ｗ的屈曲模态，用Ｇａｌｅｒｋｉｎ方法导出带有参数Ｔ的非线性方程组，采用伪弧长法追踪钢衬壳的后屈曲平衡路径。具体计算了四点铆固钢衬壳模型在完善和有初始缺陷情形下的后屈曲性态。结果表明：钢衬壳具有屈曲跳跃性和后屈曲稳定性的性态；极值屈曲临界载荷对钢衬壳的初始缺陷是敏感的，并给出了敏感度。给出了铆钉布局对屈曲临界载荷的影响。研究结果对实际工程中安全壳的设计有参考价值。     

压剪组合作用下复合材料壁板的后屈曲承载能力

通过复合材料加筋壁板后屈曲有限元分析,预测盒形薄壁结构在弯扭组合作用下的承载能力.壁板基于修正的一阶剪切理论,四边简支,变形时保持直线.后屈曲分析采用弧长法和基于渐近分析的路径转换技术.定义了三种逐渐破坏状态,利用Hoffman准则,考虑单层板的破坏对于刚度的影响,确定壁板的后屈曲承载能力.数值计算结果表明,复合材料加筋壁板屈曲后有相当大的后屈曲承载能力,预测结果与复合材料盒段弯扭组合试验结果符合良好.     

波纹管的扭转屈曲

通过实验与有限元计算结合的方法研究波纹管在扭转载荷下的后屈曲问题.基于薄壳大挠度屈曲理论,采用弧长法,分析了波纹管在扭转载荷下的柱屈曲现象.并根据Koiter理论,分析了初始缺陷对波纹管后屈曲的影响.研究表明,波纹管在很小的扭转角度下就会屈曲,但这种屈曲对初始缺陷不太敏感,并随缺陷的增加而使得载荷位移曲线更平缓.实验与有限元计算所得的屈曲模式也极为相似.     

索-拱结构面内稳定性研究

应用有限元方法对索拱结构的面内特征值屈曲及考虑几何非线性影响的非线性屈曲的平面内稳定问题进行了研究.程序中使用牛顿拉弗森法和弧长法对荷载位移平衡路线进行跟踪,研究了索对结构的极限荷载和平衡路径的影响.考虑了索与水平面夹角、索的根数及不同荷载作用方式、不同边界条件下索-拱结构稳定性能及变形性能的影响.结果表明:索可以非常有效地控制拱结构的失稳模态和破坏形式,提高其极限承载能力,影响破坏过程及后屈曲平衡路线,有效地克服了拱结构在半跨荷载作用下变形大、承载力低的缺点.     

混凝土结构材料应变软化非线性迭代的局部弧长法

针对具有应变软化材料的混凝土荷载-挠度曲线在极值点附近往往出现跳跃或后跳特性的问题,提出了一种适宜于混凝土材料拉应变软化的局部弧长法.该方法采用相对位移参数结合结构中局部裂缝区的约束方程,能有效跟踪复杂的平衡路径包括后跳现象.算例结果表明局部弧长法的这些优越性,并且分别指出了切口深度以及弹性模量对裂缝口滑动位移的影响.     

单层球面网壳的几何非线性稳定分析

对单层球面网壳进行了几何非线性稳定分析,利用一般空间梁单元的有限元分析,采用特征值屈曲分析预测结构的理论屈曲强度,并得到屈曲模态,再以弧长法对结构变形进行全过程跟踪分析,求得极限临界载荷.文中还详细分析了50 m跨度K-8型铝合金和钢两种网壳在不同载荷作用下的稳定性.     

自适应有限元结合弧长法求解软化问题

将自适应有限元与弧长法迭代算法相结合，用于软化材料的弹塑性有限元计算．讨论了程序中软化材料的弹塑性计算、本构积分、弧长法迭代、自适应有限元，得到了自适应有限元与弧长法结合计算软化问题的流程图．算例分析结果验证了本文分析方法的有效性，表明自适应有限元在模拟局部化问题中具有优势．     

单双层球面网壳结构的静力特性及其稳定性能分析

结合一工程实例，将单层球面网壳结构与双层抽空四角锥球面壳结构结合起来，设计了一种新型的空间结构型式，即单双层抽空四角锥球面壳结构，简要介绍了该网壳的设计过程，并采用全铰接模型分析了单双层网壳结构的承载力，应用Lanczos法求解了网壳结构的特征值及特征向量，并运用柱面弧长法跟踪了结构的非线性平衡路径，同时考虑了初始几何缺陷的影响，对比分析了两种不同支座条件的线性及非线性屈曲特征，并得出一些结论，供工程界参考。     

非线性有限元方程组的弧长延拓算法

研究工程结构因构件屈曲和材料软化导致的稳定性问题,就需要追踪结构的平衡路径。当采用非线性有限元进行分析时,传统的牛顿迭代法会在极值点和分叉点处失效,而弧长延拓方法能很好地解决这一数值计算难题。针对结构稳定性非线性有限元分析程序的编制,给出弧长延拓算法牛顿迭代的标准格式和两种实用的迭代格式,并讨论它们之间的关系。通过一个边坡稳定性的有限元分析,验证了实用迭代格式的有效性。     

上海卢湾区体育场球形圆顶屋盖结构稳定性分析

该文采用非线性有限元理论,对球形圆顶屋盖考虑初始几何缺陷的结构进行了稳定分析,着重从集中荷载、全跨均布荷载、半跨均布荷载3种工况进行特征值屈曲分析,预测结构的理论屈曲强度,再以弧长法对结构变形进行全过程跟踪,求得极限临界荷载.得出不同的荷载分布对稳定性的影响程度,从而为同类结构的设计和施工提供一定的参考.     

Arc-length technique for nonlinear finite element analysis

Nonlinear solution of reinforced concrete structures, particularly complete load-deflection response, requires tracing of the equilibrium path and proper treatment of the limit and bifurcation points. In this regard, ordinary solution techniques lead to instability near the limit points and also have problems in case of snap-through and snap-back. Thus they fail to predict the complete load-displacement response. The arc-length method serves the purpose well in principle, received wide acceptance in finite element analysis, and has been used extensively. However modifications to the basic idea are vital to meet the particular needs of the analysis. This paper reviews some of the recent developments of the method in the last two decades, with particular emphasis on nonlinear finite element analysis of reinforced concrete structures.     

圆柱直齿轮铣削加工无干涉刀具路径规划

针对圆柱直齿轮的多轴铣削精加工, 提出一种无干涉刀具路径规划方法. 首先,建立齿轮包络铣削运动模型,准确描述铣刀和工件之间的运动关系;其次,在齿轮齿廓精确模型描述的基础上,通过残留高度曲线与刀具圆弧的求交,计算出残留高度点;根据残留高度点到刀具圆弧中心之间的距离等于刀具半径,计算出刀具路径曲线上的下一刀位点;依次递推计算出等残留高度进给下的所有刀位点;再次,以等残留高度刀位点计算结果为基础,残留高度约束下,计算出等弧长进给和等径向进给的刀位点;然后,通过距离法判断刀具与工件是否存在全局干涉,给出刀具不同刀位点对应的刀偏角,局部干涉通过调整刀具半径来避免;最后,通过仿真计算实例验证所提出方法的可行性和有效性.     

Surface Deformation with Multi-constraints Based on the Minimum Energy

A method for deformation of 3D point clouds models was proposed with multi-constraints including arc-length constraints and multi-points position constraints. The energy function was built for the polyline which had been converted from the curve. Based on the minimum energy curve method. the curve on the mesh was deformed. The test results show that the proposed method has good performance. Compared with the other method. shape preserving of the curve is better. Finally. this method is used for the deformation of the 3D mannequin model. Circumference changes of the mannequin model can be reflected by the arc-length change in the size of the cross section.     

搜寻最小误差插补方法

提供一种以微量计算机为基础的软件插补器，本插补方法可同时在两个或三个方向上搜寻最小路径误差，而传统的逐点比较法，沿各坐标轴的运动不能同时地 数字积分法中，插补点的选择与路径误差没有联系，因此提出的插补方法具有明显的优点，最大路径误差小，沿切削中径的速度稳定，轮廓粗糙度低，可将所有情况下插补中和径转化到典型情况下的插补路径，所以它可有效应用于ＣＮＣ系统中。