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.     

Kiewitt型索穹顶结构的找力分析方法研究

以具有多个整体自应力模态的Kiewitt型索穹顶结构为研究对象,对单整体自应力模态索穹顶结构找力分析的比值更新法进行改进,提出了适用于Kiewitt型索穹顶结构的找力分析新方法,并以算例进行了验证.通过指定关键组件,分别对其施加预应力进行迭代计算,应用基于最小二乘的模态误差分析方法,将计算结果与奇异值分解法所得结果进行对比,发现:改进的比值更新法精度高,相比奇异值分解法,其得出的结果均为整体可行的自应力模态,即索受拉、杆受压,力学意义明确,为该结构的预应力确定提供了新的思路和解决方法.     

基于矩阵力法的杆系结构可靠度计算方法

在基于矩阵力法的单位载荷算法计算出杆系结构破坏过程中结构内力的基础上 ,使用一次二阶矩法计算了元件的可靠度 ,并通过结构失效的判断准则确定结构失效路径 ,采用分枝 -限界法从众多的失效模式中搜索结构的主要失效模式。使用PNET方法计算了结构的失效概率。     

基于矩阵力法的杆系结构可靠度计算方法

在基于矩阵力法的单位载荷算法计算出杆系结构破坏过程中结构内力的基础上，使用一次二阶矩法计算了元件的可靠度，并通过结构失效的判断准则确定结构失效路径，采用分枝-限界法从众多的失效模式中搜索结构的主要失效模式。使用PNET方法计算了结构的失效概率。     

基于线性调整理论分析Levy型索穹顶体系初始预应力及结构特性

提出一种应用线性调整理论求索杆体系初始预应力的方法.该方法可以在不考虑结构刚度的前提下,求解多自应力模态索杆体系的初始预应力.而且大大简化了计算工作量.将该方法应用于求解Levy型索穹顶体系的初始预应力问题,并在此基础上分析了该体系的结构特性.结果表明,运用该方法可以求解Levy型索穹顶体系的初始预应力,而且结构特性分析对今后的结构设计具有一定的指导意义.     

交错桁架钢框架结构抗震设计方法研究

为实现交错桁架钢框架结构的延性设计,提高结构的抗震性能,通过研究桁架腹杆设计方法与结构层间位移角限值要求,提出了一种交错桁架钢框架结构抗震设计方法.首先分析了交错桁架钢框架结构中桁架的典型破坏机制,基于桁架空腹节间弦杆破坏的理想失效模式,提出了水平地震作用下桁架杆件的内力计算模型及罕遇地震作用下腹杆内力的调整方法;其次,基于桁架理想失效模式和极限变形能力,分析了罕遇地震下桁架层间位移角的组成,推导并提出了不同空腹节间距下结构的弹塑性层间位移角限值;最后,提出了水平地震作用下交错桁架钢框架结构抗震设计方法及流程.算例分析表明,采用本文提出的抗震设计方法,能有效地耗散地震能量,实现结构"强腹杆弱弦杆"和"大震不倒"的抗震设计目标.     

塑性破坏模式下桁架杆件重要性评价与优化

为使结构易损性分析更符合实际破坏情况,考虑了材料的塑性性能,提出了桁架结构杆件塑性重要性系数的计算方法,进而实现桁架的优化设计.首先假设杆件为弹塑性材质,以刚度损失定义杆件的塑性状态及破坏模式,采用附加荷载来考虑塑性阶段的结构承载力;其次建立桁架结构刚度矩阵与变形刚度矩阵之间的关系,寻求杆件位移与变形的内在联系,由此推导杆件塑性重要性系数;最后,通过预先假设桁架受力最不利情况和破坏模式,基于前述塑性重要性系数计算,实现桁架杆件的优化.通过一榀平面桁架算例说明了考虑材料塑性性能时得到的重要性系数值与仅考虑弹性性能有所区别,桁架失效模式更合理.同时桁架结构优化后,可以充分利用各杆件的抗力.     

独乐寺辽代建筑结构分析及计算模型简化

针对独乐寺辽代建筑铺作层的结构作用,应用Ansys软件建立独乐寺山门的实体模型,总结出结构在竖向荷载作用下,内力沿铺作中连接构件"斗"的连线斜向传递的规律.提出将此类结构的计算模型简化为杆系模型的原则,即沿传力路径布置杆件,将铺作简化为斜撑与桁架结构.通过山门实体模型与杆系模型在自重荷载下的应力分布比较,表明在竖向荷载作用下主要结构构件的内力计算中,杆系模型可以取代实体模型.使用上述简化原则建立观音阁杆系计算模型,将观音阁自振频率计算值与实测值进行比较,表明简化模型亦可用于自振频率的估算.     

蚁群算法在自适应索穹顶结构内力控制中的应用

为调控索穹顶结构形状、提高刚度、减少内力,在索穹顶结构中装入了能够改变构件长度的作动器.以结点位移、容许应力、作动杆作动范围为约束条件建立内力优化模型,目标是使结构工作状态系数f最小.利用蚁群随机搜索算法求出该优化模型的最优解.最后以一平面索穹顶结构为算例进行计算,验证了本算法的可行性及控制效果.此算例根据作动器安装位置的不同,分11种工况分别讨论控制效果.结果表明,蚁群随机搜索算法易于收敛,可以得出较好解;各工况的内力均不同程度地实现了优化,其中在内圈斜索设作动器的工况下,内力的优化效果最好;索穹顶结构通过杆件长度的调整,可达到形状调整、受力最优的目的.     

柔性结构疲劳寿命的预测方法

讨论柔性构架结构疲劳寿命的预测方法,建立刚柔耦合多体动力学模型,计算结构危险点的动载荷时间历程;利用有限元准静态分析法,获得应力影响因子;利用模态分析技术获得结构固有频率和模态振型,确定结构的危险点位置.基于危险应力分布的动载荷历程,结合材料特性曲线以及线性损伤理论,进行标准时域的柔性结构应力应变的循环计数,损伤预测和寿命估计.应用该方法对构架结构进行疲劳寿命预测,结果表明,该预测方法预测精度有效,可以有效提高结构耐久性设计质量.     

基于蒙特卡罗法的结构可靠度分析

建立了桁架结构的有限元分析模型。采用蒙特卡罗法(Monte-Carlo Method),分析了输入随机变量对桁架可靠性的影响。结果表明:杆件横截面积对单元A1轴向应力的影响较大,是影响桁架失效概率的主要因素;同时单元A1的横截面积对桁架结构体积的变化起主要作用。     

基于ANSYS的桥梁桁架概率设计

针对桥梁桁架实际设计中,零件结构尺寸、外部载荷的不确定性对结构设计的影响,采用概率设计与有限元技术相结合,通过参数化建模,运用响应面法构造了近似函数,对桥梁桁架弯曲应力和挠度进行了概率设计.与传统的确定性设计结论相比,表明采用概率法对桥梁桁架进行设计,其设计结果更符合实际情况.图3,表1,参8.     

钢桁梁制造和拼装误差对桁架内力的影响分析

钢桁架作为主梁,杆件众多,无论是制造还是拼装都不可避免地会产生误差,由于钢桁梁的施工流程多且复杂,很难去消除这些误差,导致误差常常不得不被强制消除。但是采用强制拼装手段会引起结构在恒载下的次内力。通过对杆件误差产生来源和对于误差引起杆件次内力的分析计算方法做了分析。同时通过对矮寨悬索桥钢桁梁杆件的应力监控,得出实际内力和理论计算内力的差别。由此来分析推断结构由于误差产生的次内力。为以后钢桁梁杆件的设计和控制提供参考。     

结构系统强度和刚度耦合的可靠性分析

基于计算结构力学概念,提出框架结构强度和刚度耦合的可靠性分析方法,解决了极限状态函数和内力的连续生成问题.将该方法与分枝定界法相结合对系统加以分析,计算了结构的总体失效概率.文中方法实现了变更结构的连续可靠性分析,简化了繁琐的总刚运算,为结构退化为机构提供了新判据,加快了系统失效模式的搜索速度,提高了结构系统可靠性分析的时效.     

机械可靠性设计的精确方法—全概率法

研究不同应力分布和强度分布组合下的可靠度计算方法,方法采用以失效物理和和－强度干涉理论为基础的概率法建模,并用数值积分法求解。     

FRP-铝合金平面桁架结构极限承载性能试验研究

为了提升脆性FRP拉挤型材应用于桁架体系时的结构延性承载性能,提出了将金属材料构件和不同组合节点应用于FRP桁架体系的组合设计理念。设计和制备了一榀FRP-铝合金平面桁架模型,通过开展结构四点弯曲极限破坏试验,揭示了结构的全过程非线性位移响应、破坏模式及机理,进而对所提设计理念及结构延性提升措施的可行性进行了验证。试验结果表明：组合平面桁架结构在最终失去承载力之前呈现出组合节点滑移、铝合金上弦杆压屈变形、端部GFRP斜腹杆压溃破坏等多种渐进破坏模式,结构全过程荷载-位移曲线表现出明显的非线性变化趋势,特别是铝合金上弦杆的压屈效应使整体结构具备了明显的延性变形特征。建议可通过对FRP桁架在结构和构件层面进行组合设计,使其获得良好的延性承载性能和破坏预警信息,以提升结构的安全性和鲁棒性。     

桁架材料和结构组合多目标优化设计

同时为桁架的每个杆件确定最为合适的材料和结构尺寸属于桁架材料和结构组合优化问题．提出一种桁架材料和结构组合多目标优化的方法．为材料分配唯一的标识编码，把杆件所用材料直接作为设计变量，并且和杆件截面积一起构成设计变量空间．考虑结构重量、成本和节点位移3个目标以及应力约束，建立了桁架材料和结构组合优化问题的数学模型．应用多目标遗传算法进行求解．算例结果表明，采用多目标遗传算法可以为桁架设计参数的确定提供多种选择方案，决策者可以根据目标的重要程度确定最后设计方案．算例分析结果验证了该方法的有效性．     

高性能复合砂浆钢筋网加固RC梁的时变可靠度分析

研究高性能复合砂浆钢筋网加固RC梁新老材料强度随时间衰减的可靠度指标.利用时变可靠度理论,采用蒙特卡罗法模拟,给出了高性能复合砂浆钢筋网加固混凝土构件时变失效概率的计算方法.复合砂浆钢筋网加固RC梁的时变可靠度先高于设计规范规定的目标可靠度 ,然后逐渐减小,接近设计使用年限时,接近目标可靠度,这一趋势为合理地评估结构性能提供了有效工具;结合非线性回归和时变可靠性指标,提出了加固RC构件使用寿命预测方法,为在役结构的维修与加固提供合理的经济决策依据.     

钢筋桁架楼承板-U形钢组合梁 不同抗剪连接方式的受弯性能

为了合理利用在装配式钢结构建筑中应用广泛的钢筋桁架楼承板,将钢筋桁架的下弦钢筋焊接于U形钢梁的上翼缘作为一种新型的抗剪连接件,设计了4根采用钢筋桁架、角钢、栓钉及其组合抗剪连接方式的简支U形钢-混凝土组合梁,并对其进行了静力试验研究和有限元分析,考察了不同抗剪连接方式对其正截面受弯性能的影响.试验结果表明:试件的破坏形态为整体弯曲破坏和端部滑移破坏;仅采用钢筋桁架作为抗剪连接件的试件不能达到完全抗剪连接,可再配置适量栓钉以提高其组合作用;采用钢筋桁架与栓钉作为组合抗剪连接方式的试件的抗剪连接性能优于采用钢筋桁架与角钢作为组合抗剪连接方式的试件.同时运用ABAQUS对试件进行了有限元分析,有限元分析的受弯承载力值与试验值吻合较好.最后在试验研究和有限元分析的基础上,基于全截面塑性理论,提出了完全抗剪连接的钢筋桁架楼承板-U形钢组合梁在正弯矩作用下的受弯承载力计算公式.     

基于磁场强度检测的悬索桥缆索锈蚀风险概率计算方法

为了分析和评定服役期内悬索桥缆索结构的锈蚀状态以及屈曲破坏风险概率,开展缆索结构的加速腐蚀试验,通过拟合得到磁场总强度与腐蚀失重率的关系。在已有的抗力概率模型和荷载概率模型研究的基础上,剔除次要因素,通过极限状态方程建立缆索结构锈蚀屈曲破坏风险概率计算方法。文章以某大跨径悬索桥为背景,根据三轴磁场强度检测结果,判断缆索结构的锈蚀状况,通过现场检测数据建立悬索桥有限元模型,计算缆索的抗力概率模型、荷载概率模型,从而得到悬索桥在当前缆索系统锈蚀状态下的破坏率。结果表明：随着试样腐蚀率的增加,磁场总强度呈现下降趋势,且其测值越离散。锈蚀评定方法能够较好的拟合磁场总强度和腐蚀失重率的关系。基于现场锈蚀评定和有限元模拟建立的悬索桥缆索结构锈蚀风险概率计算方法切实可行。