弧形预应力混凝土屋面箱梁的施工监测研究

施工监测关系到工程结构的安全,而目前行业内关于建筑工程中弧形预应力混凝土箱梁的工程施工监测研究很少.结合某学生活动中心场馆的工程实际,为确保施工过程的安全,针对屋面结构中受力较大的异形箱梁构件,制定了专门的监测方案,进行施工全过程跟踪监测.采用有限元分析软件Midas Gen对该场馆"蝴蝶形"屋面结构的施工过程进行数值模拟,按照实际施工步骤,利用单元生死技术分析了屋面关键构件箱梁的应力和位移变化过程,并将实际监测数据与数值模拟结果进行对比.研究表明,实际监测结果与模拟结果吻合较好,证明该施工模拟方法的可行性;施工过程中箱梁的应力及位移在可控范围内,满足施工验收要求.该工作和研究成果对建筑工程中类似大型异形构件的设计和施工有重要的参考价值.     

基于双控法弦支穹顶伺服施工过程非线性分析

基于结构几何非线性有限元法,推导了弦支穹顶结构施工过程的非线性有限元分析格式,同时针对索撑节点摩阻力对结构的真实影响,分析了索撑节点摩阻力对结构非线性刚度矩阵形成的修正算法,进而提出了可考虑索撑节点摩阻力的基于对外形和索力双控的伺服施工过程方法,并编制了相应算法.该算法可实现对施工过程的外形和预拉力的双重控制,且施工成形终态可最大精度地获取设计态所需的结构位形和索力.实例分析结果验证了该方法的可行性和精度.该方法对于采用张拉环索法施工的弦支穹顶结构具有一定的普适性.     

大型复杂钢结构施工过程计算理论与应用

针对大跨屋盖的结构形式和滑移施工方法的特点,基于非线性有限元理论提出了空间结构滑移施工的数值计算方法,开发了大型复杂钢结构施工过程跟踪计算软件,可以考虑施工过程、施工荷载、边界约束、预张力等因素的影响,实现对结构施工全过程的跟踪模拟分析.通用有限元计算结果证明了该方法的准确性,国家体育馆钢结构屋盖滑移施工过程跟踪现场监测数据结果表明了该计算方法的可靠性与合理性,可为大跨空间结构施工提供参考依据.     

自锚式悬索桥线形控制施工技术探索

自锚式悬索桥是一种内部高次超静定结构,理想的几何线形和内力状态不仅和设计有关,而且依赖于科学的施工方法,通过对施工过程的控制和结构内力状态的监测来指导、调整施工顺序和施工工艺以获得设计的应力状态和几何线形。     

考虑施工过程的铁路特大钢管混凝土拱桥结构分析

详细分析了某铁路特大钢管混凝土拱桥的施工过程,重点计算了受力最为不利的两阶段结构的内力、应力以及位移,并介绍了运用BSAS有限元模型模拟、分析钢管混凝土拱桥施工过程的方法。本结构为外部静定的多次超静定结构,在整个施工过程中要经过多次体系转换,而且,每一次对吊杆索力的调整都会影响到结构的内力分布以及梁体、拱肋的线性,可谓＂牵一发而动全身＂。利用影响矩阵法对施工过程中的索力调整进行了优化,使得成桥后结构的内力分布更为合理。     

基于仿生子结构的铝合金板式节点拓扑优化

针对铝合金板式节点自重大且应用传统拓扑优化效果不佳的问题,在子结构拓扑优化的基础上利用仿生学原理提出一种仿生子结构划分方法,显著改善了铝合金板式节点的拓扑优化效果,并构建一种轻质高强的新型铝合金节点.首先以Y型节点为例提出仿生子结构拓扑优化的基本思路和数学模型并验证了该方法的有效性;然后应用该方法对传统铝合金板式节点进行拓扑优化.优化过程中,先使用SolidWorks软件建立节点模型;然后以甲虫前翅为仿生对象进行拓扑优化子结构划分,并应用HyperWorks有限元软件中的OptiStruct求解器进行给定荷载条件下的节点拓扑优化分析;再通过OSSmooth模块进行FEA reanalysis处理,提取优化结果的关键拓扑特征;最后将拓扑节点有限元模型通过SolidWorks软件进行重建模设计,获得新型铝合金节点.研究结果表明,仿生子结构拓扑优化方法有效提升了结构优化效率和优化效果,应用该方法得到的新型铝合金节点在最大等效应力降低19.97％的同时大幅降低其自重52.91％.     

饱和多孔介质中外源振动输入方法的研究

通过建立数值模型研究外源振动下结构-地基体系的动力响应时,往往涉及到半无限地基的模拟以及外源振动的输入.常见的外源振动输入方法主要包括波动法、人工边界子结构法和区域缩减方法(DRM)等.文中首先结合FLAC3D和Matlab比较了人工边界子结构法和DRM方法对单相介质波动问题的适用性,发现DRM方法得到的自由场响应与一维精确解一致;进一步将人工边界子结构法和DRM方法推广到饱和多孔介质中,分别提出了将外源振动转化为节点等效力和等效流量的表达式;最后通过垂直入射地震波动作用下弹性半无限饱和地基响应算例比较了两种方法的可行性.结果表明,DRM方法得到的自由场响应与一维精确解完全一致,而人工边界子结构法得到的响应值偏小.     

弹塑性结构静力分析的子结构方法

运用子结构法进行局部弹塑性结构有限元分析，在子结构中运用静力凝聚的方法将大部分线性节点自由度凝聚到边界节点中，使结构的非线性求解方程数明显地减少，提高求解效率，并节省内存，其求解精度与整体结构的求解精度相同，该方法对于大型结构的静力分析，特别是大型结构的局部非线性分析，十分有利。     

型钢混凝土结构施工过程时变效应计算

基于型钢混凝土(SRC)构件实际受力机制,引入主从约束方法推导了型钢混凝土组合构件子结构单元模型,解决了徐变效应下钢和混凝土的协同工作问题.采用有效模量法(AEMM)与有限元法相结合的徐变计算理论,以Visual C++和ObjectARX为工具研发了高层型钢混凝土组合结构施工过程分析软件(SRCCM),并与通用有限元软件进行对比分析,验证了软件的正确性.算例表明:采用主从约束方法的子结构单元模型能够合理地反映型钢混凝土构件实际受力机制,基于该模型所编制的高层型钢混凝土组合结构施工过程分析模拟软件能够在工程实际中应用.     

基于结构鲁棒性提升的隔板贯通节点加固构造

为提高结构的鲁棒性,针对传统矩形钢管柱隔板贯通式栓焊连接构造,提出了一种加固型栓焊盖板连接构造及其设计方法,并进行了数值模拟分析,该分析考虑了断裂模拟及裂后路径跟踪.结果表明,加固型栓焊盖板连接构造能够提高下翼缘连接区域传力失效前梁柱子结构的竖向变形能力,并充分发挥梁内轴向拉力产生的悬链线效应,进而使梁柱子结构提供更大的竖向承载力,可用于提高结构抗连续倒塌能力的加固改造.     

一种计算轴对称磁场的边界元—有限元混合法的研究

由静磁场的基本方程和有限元的原理出发，研究了一种新的计算带非饱和磁介质轴对称磁场的边界元－有限元混合法，编制了计算电磁聚焦成象系统聚焦磁场的程序，这种方法解决了单纯使用有限元法的边办封闭问题，为成像系统及其它磁透镜的工程设计提供了一种有效方法。     

一种基于状态边界层的滑模控制器设计

在滑模控制理论中，减少控制信号抖振一直是研究的热点问题之一。最常用的使用边界层控制的方法会因边界层宽度的不同选择产生不同的结果，或者减少控制信号的抖振，或者降低控制精度。本文提出了基于状态边界层的滑模控制器的设计构想，即用状态的模来调整边界层的宽度。仿真结果表明，这种方法能有效地消除控制信号的抖振，同时兼顾了控制精度。     

多层框架结构远程协同拟动力试验方法研究

针对国际土木结构试验的网络化发展的趋势,研究了多层剪切型结构模型的远程协同拟动力试验方法,建立了任意选取层子结构时整体结构的动力方程,通过分析三层房屋结构不同的子结构选取方式来研究试验子结构边界条件的模拟.为了验证该试验方法,进行了四层框架结构的远程控制拟动力试验.通过两种不同的子结构选取方式进行对比分析,试验结果表明,本文提出的试验方法是可行的,也为异地不同的实验室之间同时进行数个子结构的多层房屋结构的远程协同拟动力试验提供了可能.     

恒荷载下结构极限分析的弹性模量缩减法

基于塑性极限分析的基本原理,提出一种考虑恒荷载效应的结构极限承载力分析的弹性模量缩减法.利用线弹性有限元迭代计算求解活荷载的极限值,并且在每一步迭代计算中将恒荷载视为伪活荷载,并和活荷载一起按比例增加.结合能量守恒原理和广义屈服准则建立离散单元弹性模量的调整策略,提出了结构广义承载空间中的活荷载极限值的迭代求解格式.在...     

某叉车驾驶室外辐射声场预测研究

以某叉车驾驶室为研究对象,应用了PML方法和边界元法对驾驶室结构振动引起的外辐射声场进行分析预测。在CAE分析过程中,建立了叉车驾驶室PML方法和边界元法声学模型,并以接近实际工况下的振动位移为边界,计算了叉车驾驶室外近场点的声压情况,分析结果表明两种数值方法计算的声场结果基本一致,并与实际场点测试情况对比,测试结果作为CAE数值仿真判断依据,检验了模型的正确性。最后,在此元模型基础上对远场点进行预测分析。两种方法都能有效地分析驾驶室外声场,为结构设计和结构噪声辐射控制提供指导。     

基于仿真的选区激光熔化工艺结构变形补偿设计优化

针对选区激光熔化工艺中残余应力造成的变形缺陷问题，介绍了一种基于有限元仿真的选区激光熔化工艺的结构变形补偿设计优化方法.以螺旋桨结构成型为例，首先建立了宏观尺度上基于有限元方法的热-力耦合仿真模型，然后分析了成型零件中的残余应力与变形分布规律，并提出了利用变形场反馈调整零件设计的几何结构的方法，通过多次反馈迭代，实现了成型后零件变形几何与期望几何之间的形状误差逐步减小.数值试验结果表明:经过变形场反馈调整4次，成型后的螺旋桨结构相较于期望几何结构的最大形状误差下降了94%；同时也发现，设计迭代过程中，零件成型后的残余应力与实际变形基本不变.      

大电流母线桥电磁激励振动与噪声数值分析

针对低压大电流母线桥的降噪难题,建立了某型号母线桥的全三维数值模型,应用有限元和边界元综合分析法,对其进行了振动声学数值计算.计算过程中,以电磁场分析结果作为振动分析外激励载荷,进行振动响应分析,再以振动响应计算结果作为声学边界条件,采用间接边界元法,对母线桥声学特性进行了计算,计算结果与实验数据对比表明仿真模型和计算方法的有效性.在此基础上,根据仿真结果改进结构,实验验证其具有良好的降噪效果.     

基于有限元法与田口法的V形件冲压仿真参数稳健设计

提出了一种有效的冲压仿真参数稳健设计方法,该方法将有限元分析方法和田口法有效结合．以V形件冲压过程为对象,首先分析各建模参数对稳健性仿真实验设计的影响,并就各因子的水平选择进行了研究,寻求有利于提高稳健性的建模参数组合．利用有限元软件ABAQUS建立了V形冲压件的有限元仿真模型,得到仿真实验设计结果．运用田口分析方法,进行了V形件冲压加工建模参数的稳健性设计分析,给出了实物试验结果,对仿真实验结果进行了验证分析．本研究为有效进行稳健设计提供了一种简单、实用的方法．     

广州珠江城超高层大厦施工过程力学分析

以广州珠江城超高层大厦为例,结合施工过程定期对该楼23～27层外伸及带状钢结构桁架进行现场应力应变监测.同时,采用有限元软件ETABS中的顺序施工模块功能,对该楼模型进行施工过程数值模拟分析.监测结果表明：钢结构是安全的;模拟分析理论值与实测数据吻合较好,表明有限元模拟分析计算模型和方法的正确性.研究成果可作为广州珠江城大厦安全施工控制方面的一项重要评估指标,同时对同类工程具有参考价值.