幕墙索网结构有限分析计算方法的研究

建立幕墙由m根横向索、n根竖向索组成的正交索网结构的计算力学模型,在网点分配荷载及预张力作用下,列出钢索变形后的平衡方程、位移方程和弹性变形位能与外力作功方程,用有限分析方法将竖向索包含n个由2m 5变元组成的非线性方程组,将横向索包含m个由2n 5变元组成的非线性方程组寻求数值解。每一网点要求满足受力平衡及位移连续条件计算钢索的张力和位移。设计有限分析计算程序并进行数值计算,最后给出算例。     

基于Hillinger-Reissner变分的混合单元的开发与应用

基于Hellinger-Reissner变分建立了一种用于几何和材料非线性分析的混合单元,采用位移形函数和考虑二阶效应的内力形函数对截面位移和截面内力进行插值,建立混合控制微分方程;通过静力凝聚消除单元节点力未知量得到单元刚度矩阵和单元内力.单元状态确定过程中,截面层次的平衡方程和单元层次的协调方程均通过引入非线性迭代算法以消除残余误差,从而减少结构层次的迭代次数.混合单元结合纤维截面模型用于钢管混凝土(CFST)构件的数值分析,结果表明:相对于刚度法和柔度法单元,基于Hellinger-Reissner变分的混合单元可以更加准确地反映构件的几何和材料非线性,非线性迭代算法用于单元状态确定具有良好的计算效率和数值稳定性.在此基础上对影响CFST构件几何非线性的主要参数进行了分析.     

圆拱结构静力分析的直接刚度法

为了研究圆拱在复杂受力状态下的内力及位移大小,考虑了圆拱的轴向变形,对其平衡方程、几何方程、物理方程进行了分析,建立了圆拱轴向位移和径向位移的控制方程;并对三类典型荷载作用下的圆拱结构分别进行了研究,求得了用基函数向量以及积分常数向量表达的圆拱轴向位移和径向位移的解析解;根据位移边界条件,得到了位移系数;根据圆拱内力方程,建立了以矩阵形式表达的刚度平衡方程;经矩阵变换得到了圆拱分析的刚度矩阵模型以及等效节点力向量。同时,通过算例,与理论解析解和传统有限元模型中的经典直梁单元进行对比与分析,验证了单元的精度及效率。研究结果表明:通过直接刚度法求得的圆拱刚度矩阵及等效节点力模型,可用于各类圆拱结构的静力数值分析,得到圆拱内力及位移的精确解。     

核筒——三个悬挂体结构地震动力反应分析

用拉格朗日方程建立核筒悬挂结构的运动方程,并且考虑了大位移非线性的影响。运用 Longe - Kuta 方法求出体系的地震动力响应时程。由计算结果得出核筒悬挂结构可以大大的减小层间位移、楼层位移、楼层速度和楼层加速度,减震效率达90%。核筒截面抗弯刚度对截面内力和筒身水平位移影响非常大,截面内力随着抗弯刚度的增大而增大。阻尼系数和吊杆长度对截面内力的影响非常小。楼层位移、楼层速度和楼层加速度随阻尼系数的减小而减小。     

Γ形单元转角位移方程的力法推导及应用

常规位移法将结构看作由直杆单元组成,刚架比较复杂时,结点位移较多,计算比较麻烦。本文通过力法和叠加原理对Γ形单元的转角位移方程进行了推导,使得对某些复杂刚架应用位移法求解内力工作量得到简化,并通过实例验证了其适用性。     

考虑桩-土相互作用的悬臂式排桩内力计算方法研究

在分析常用计算方法优缺点的基础上,通过引入非线性的桩-土相互作用模型,提出了一种可考虑桩-土相互作用的悬臂式排桩内力计算方法.首先,采用杆单元对桩体结构进行离散化,计算单元刚度矩阵并合成为总体刚度矩阵;其次,假定基坑内、外侧土压力与桩身位移之间的非线性函数关系,建立非线性的节点荷载函数列阵;再次,根据总体刚度矩阵和节点荷载函数列阵形成总体刚度方程(组),采用Newton-Raphson法求解以得到节点位移列阵;最后,通过单元刚度方程和节点位移列阵反求桩身内力和桩侧土压力.算例分析表明,本文方法计算简单方便,能充分反映桩侧土压力非线性变化的特点,较好地揭示了桩-土相互作用机理,适用于悬臂式排桩内力计算.     

用超级单元法分析含空洞介质的等效弹性性质

在Kachanov对基体材料中含有任意个椭圆空洞的弹性势函数的基础上，给出了对应的等效弹性常数的简单表达式，建立了以单元边界内力为基本未知量的超级单元刚度矩阵方程，通过对铝合金薄板的数值计算，并和实验结果相比较，验证了理论分析与超级单元数值模型的有效性和可靠性。     

悬挂结构地震动力反应分析计算

利用拉格朗日方程建立了核筒悬挂结构体系运动方程.考虑到大位移非线性的影响,采用Runge-Kutta方法求解体系地震动力响应时程.计算结果表明悬挂体系能明显减小楼层层间位移、速度及加速度,减震效率接近90%.核筒截面抗弯刚度对其截面内力与筒身水平位移影响最显著,截面内力随其增加而增加.吊杆长度及阻尼器的阻尼系数对截面内力的影响较小.阻尼系数对层间位移及截面内力存在优化值.楼层位移、楼层速度及加速度随阻尼系数减小单调减小.     

无侧移单元封闭框架二阶效应规律的解析解

为了进一步论证框架柱P-δ效应规律,以无侧移单元封闭框架为研究的出发点,回顾了由数值分析结果总结出的无侧移单元封闭框架柱二阶效应规律,提出了二阶效应分析中的二阶内力方程和基于转角位移方程的附加位移法,揭示了框架整体二阶效应对框架内力的影响规律,并得到无侧移单元封闭框架二阶效应的解析解,解析法得出的无侧移单元封闭框架柱二阶效应规律与数值分析结果协调．从理论上证明了无侧移单元封闭框架柱二阶效应规律的严密性．     

板式结构体系的箱形平板薄壳单元

为简化板壳结构的计算,根据板式住宅墙板的受力和变形特点,提出一种新型的箱形平板薄壳单元。这种单元在平面弹性变形和板弯曲相似的基础上,将平面弹性单元转化为板弯曲单元。在计算的过程中板的弯扭内力和拉压内力单独计算,然后进行叠加,形成一种广义位移协调单元。数值算例验证表明:这种单元能通过分片验证,并且具有等参元的性质,与弹性单元相比具有基本相同的精度。在模拟板式住宅体系时具有剖分简单、计算效率高的特点。     

《粗直径钢丝绳》国家标准的修订

介绍《粗直径钢丝绳》国家标准修订的意义和必要性,修订过程和主要的修订内容;新标准对钢丝绳分类、典型结构的标记代号、破断拉力、钢丝绳的抗拉强度、拆股钢丝的要求、数值修约等方面的内容进行了修订。全面采用国际标准,进一步提高我国标准水平,尽可能满足用户要求,推动企业管理水平的提高是本次修订标准的基本原则。     

单层正交索网结构有限分析计算方法及实验研究

建立了幕墙正交索网结构的计算力学模型,研究单层索网在网点分配荷载及预张力作用下的平衡方程、位移协调和变形体位能驻值方程,构成多变元的非线性耦合方程组。采用有限分析法将非线性耦合方程组解耦,寻求局部解析解再转化为全局数值解。设计小尺度实际模型在多点荷载作用下的内力和变形的实验。最后给出相关算例。     

非对称超载条件下深基坑支护结构的变形分析

文章以苏州地铁1号线深基坑工程为研究背景,采用GTS软件对基坑支护体系进行了有限元分析;考虑支护结构与土体的共同作用,计算和分析了非对称超载条件下支护结构的内力和变形,并与对称超载条件下的计算结果进行对比,得到了非对称超载条件下支护结构内力和变形的分布规律。计算和分析结果表明:非对称超载状态下,基坑支护体系超载侧支撑轴力略大于对称超载条件下的支护结构,但超载侧的位移较大,基坑的稳定性处于最不利的状态。研究结果将有助于提高深基坑设计水平,为类似工程的设计、施工和研究提供必要的数据。     

板壳结构在支座移动作用下的位移计算

从熟知的虚功原理出发,应用单位荷载法,对支座移动作用下板壳结构的位移计算进行了研究,并给出一个定理,板壳结构在只承受支座移动作用时,位移计算公式中不显含结构中的内力项,位移的值仅与支座移动有关.因为不需求出结构中产生的内力,就可计算位移,这样使位移计算大为简化.给出的定理系首次提出,它既有理论意义,也有实用价值.     

大跨度结构多点地震反应计算方法的比较

分析比较了直接求解法、位移输入法、相对运动法和大质量法4种不同多点地震动输入下大跨度结构地震反应的计算方法.以一实际工程为例进行了算例计算和结果比较,数值结果表明,直接求解法、位移输入法和相对运动法3种方法的计算精度较高,建议采用.大质量法计算结构加速度反应精度较高,但是位移和内力反应会出现严重的失真现象.位移失真原因主要是由程序中数值积分引起的,且大质量法并不能保证计算中的地震位移输入和实际的位移激励一致.     

大直径钢丝绳轴向励磁磁路的研究

在分析钢丝绳状态检测已有的励磁方式的性能的基础上，针对大直径钢丝绳的特点，提出了二级励磁磁路结构．分析了二级励磁磁路结构的磁场特性，表明具有二级励磁结构的系统所获取的断丝信号信噪比高，无漏检，为断丝的定量识别提供了保证．     

超静定结构位移计算

超静定结构位移计算通常是将其转化成静定结构进行分析。位移计算公式中含有结构中产生的内力项。论述了结构只承受温度改变作用或支座移动作用时,直接对超青静定结构进行分析的情况,所得位移计算公式中不含有结构中产生的内力,在形式上与静定结构时完全一样。表明,超静定结构承受温度作用或支座移动作用时,结构的位移仅仅依赖于温度作用的分布情况或支座移动状况,与其产生的内力无关。本文还对超静定结构刚刚达到极限荷载状态     

钢丝绳缺陷检测励磁结构尺寸设计

由钢丝绳缺陷类型的性质设计出钢丝绳无损检测励磁结构模型,根据磁化强度对局部缺陷型(LF)和截面积损失型(LMA)缺陷信号的影响选择钢丝绳需要磁化的磁化强度,并以钢丝绳能否磁化到一定的磁化强度作为励磁结构设计合理性的一个依据;根据励磁结构磁化回路等效模型,通过励磁结构尺寸参数设计及理论计算,分析励磁结构尺寸变化对励磁的影响,得出励磁结构的理论计算尺寸,利用得出的励磁结构尺寸进行ANSYS有限元仿真,理论计算尺寸仿真结果与钢丝绳应磁化的磁化强度有一定的差距,通过调节关键尺寸参数可以使钢丝绳达到需要的磁化强度,并以最后的尺寸作为励磁结构尺寸的设计依据.     

覆冰舞动下500 kV猫头铁塔损伤分析及改造技术

500kV猫头塔在我国超高压输电网系统中发挥着重要的作用,但其在覆冰舞动条件下的倒塌事故频繁发生。针对覆冰舞动条件下输电铁塔杆件内力的准确计算问题,本文首先引入超静定结构的概念,提出了一种基于n次超静定结构的杆塔内力求解方法;然后根据导地线参数推导出了覆冰舞动条件下挂线点的受力情况;最后基于铁塔桁架结构和载荷分布的对称性,将全塔模型简化为1/4模型进行内力计算,并对螺栓组的连接强度进行校验。以500kV宜兴Ⅰ回线路141#为例,对新方法的计算准确性进行验证。结果表明：内力计算值与仿真值之间的偏差均小于10%;采用新方法能够实现薄弱点的准确定位,并对薄弱点周围的螺栓组采取补强措施。该研究对今后的舞动区铁塔设计和改造具有一定的指导意义。