杆系结构的弹性冗余度及其特性分析

摘要：
为区别常规冗余度概念,给出了弹性冗余度定义.鉴于杆系结构的弹性冗余度与几何拓扑及弹性刚度有关,通过对势能方程求解微分,得到结构的平衡方程、物理方程和几何协调方程;将几何协调方程线性化,代入平衡方程和物理方程,得到弹性冗余度的计算公式,并用Matlab编程实现该算法.经典算例揭示了杆系结构的弹性冗余度特性.
关键词：
杆系结构; 冗余度; 弹性冗余度
中图分类号： TU 353
文献标志码： A     

具有模糊弹性连接的杆系结构有限元方法

杆系结构各单元在节点处的连接状态往往是介于刚接和铰接之间的某种弹性连接状态。作者推导了具有转动弹性连接的杆单元刚度矩阵和荷载转移矩阵,其中考虑了横向切效应。     

弹性地基上扁球壳的结构计算

通过将挠度及中面应力函数分别设为带有补充项的Ｆｏｕｒｉｅｒ－Ｂｅｓｓｅｌ和三角双重级数，给出了适合任意边界条件、任意载荷形式的弹性地基扁球壳的解析解。结果表明，本法精度高，收敛快，便于实际应用。     

弹性地基上框架结构内力计算方法

将框架结构的地基梁单元细分,由弹性力学中的地基沉陷公式求得与细分后梁单元结点相对应的地基柔度矩阵,对柔度矩阵求逆得到地基刚度矩阵,与框架结构刚度矩阵叠加形成总体刚度矩阵;设置虚梁考虑边荷载;通过求解确定地基集中反力为受拉的结点,消除这些结点对地基刚度的贡献,进而考虑地基与地基梁的脱开问题;由梯形分布荷载作用下的梁单元固端剪力系数矩阵,建立由结点处地基集中反力求地基分布反力的关系式,形成了完善的半解析弹性地基上框架结构内力与地基反力求解方法,算例表明该方法有很好的精度。同时通过算例发现,不同地基模型对结构的总沉陷影响较大,但对结构内力、地基反力和沉陷差影响较小。     

空间杆系结构有限元计算结果的可视化

针对空间杆系结构有限元计算结果的特点 ,提出了一种适合于空间杆系结构有限元计算结果图的生成方法 .利用有限元计算结果文件生成变形图、计算截面的内力图、应力图 ,用图形直观地显示杆系结构受力变形的情况及其用户所感兴趣单元上的内力和应力情况 ,并给出了QTZ2 5型塔式起重机的有限元计算结果图的生成算例 .该方法生成速度快 ,算法简洁 .     

杆系结构灵敏度分析及其在设计中的应用

研究用伴随变量法进行杆系结构的灵敏度分析，采用与有限元分析相同的离散方式，推导了伴随变量法的基本计算公式；以位移和应力为约束、截面参数为设计变量，详细分析了应用基本公式进行杆系结构灵敏度的各个步骤，实例分析证明了伴随变量法易于操作、高效、高精度的特点和灵敏度信息行提高结构设计效率所起的重要作用     

钢筋砼L形与T形截面构件抗扭计算探讨

对钢筋砼Ｌ形和Ｔ形截面构件受扭破坏机理和计算式进行比较，提出了Ｌ形截面构件受扭的实用计算方法。     

杆系结构分布载荷的计算机处理方法

本文以一实例,介绍了用计算机处理杆系结构中分布载荷的方法。该方法弥补了以往设计中粗略估算所带来的缺陷,使设计精度比手工计算提高５０％,同时提高了设计质量。     

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。     

一个软土的弹粘塑性模型及其有限元应用

介绍一处适用于软土的弹粘塑性模型,将该模型应用于平面有限元程序中,对某软土地基的固结变形进行了分析预测。该模型和邓肯－张模型相比预测结果更合理。该模型还可用于预测软土路基的工后沉降。     

Winkler弹性地基上声子晶体梁带隙特性

 研究弹性地基上声子晶体梁的振动特性对于工程中的减振、隔振有一定指导意义.为揭示弹性地基上声子晶体Euler梁的振动特性,采用Euler梁理论、Winkler地基模型,通过有限元法计算出Winkler地基上声子晶体Euler梁弯曲振动能带结构.并与无地基作用下的声子晶体Euler梁能带结构的计算结果比较,揭示出地基约束对声子晶体Euler梁弯曲振动带隙的影响规律.同时,考虑材料的组分比对带隙的影响,结果体现出模型的振动衰减第一带隙范围及第二带隙范围的变化趋势.     

空间接触问题的研究及应用

本文介绍了采用间隙单元作为接触单元求解一般空间弹性接触问题的有限单元法.给出了程序框图,用 FORTRAN 语言编制了空间接触问题的接触程序,经算例考核程序精度较高.并对重型汽车后悬挂球头销与球碗进行了多种工况下的接触应力的研究,计算结果表明接触面上接触应力较大的区域正是球头销实际磨损破坏的部位.     

一种简单的过渡单元及其应用

本文建议了一种简单的一维过渡单元。该单元可用来连接杆件与线性实体单元,用于进行结构-基础-地基系统和组合结构的分析。所选择的单元位移函数能够满足过渡单元与相邻的实体单元间的协调条件。文中典型算例说明,建议的过渡单元对于组合结构和弹性基础上结构的应力和稳定分析是十分有效的。     

用无穷元模拟半无限平面弹性地基

本文提出一种七节点超参无穷元用于模拟半无限平面弹性地基的计算方法。文中阐述了它的基本原理与公式，对其中衰减函数与无穷无边中节点位置的选择进行了比较研究．对均布及非均布荷载作用下的半无限弹性地基给出了数值结果；并与精确解作了比较。最后用这类模型计算了重力坝的地基应力分布，表明了它具有较高的计算精度与显著的经济性。     

地基挖槽内基础梁的计算

本文对有挖槽的半无限弹性地基上基础梁的计算提出了一个分析方法.应用弹性理论中复变函数保角变换法,求得挖槽底在单位均布力作用下的沉陷,进而采用日莫契金链杆法,求出基础梁的反力和内力.     

基于有限元与小波变换的弹性地基梁损伤识别方法研究

采用转角模态的小波分析方法研究了带刚度下降损伤段的弹性地基梁损伤识别问题.利用有限元分析求解带刚度下降段的模态参数,建立了基于转角模态小波变换识别弹性地基梁损伤的方法.以两端简支弹性地基梁为例,分别给出了地基梁无损伤、梁单独损伤、梁和弹簧同时损伤且损伤位置不同的有限元模型,计算得到了结构的转角模态,并通过转角模态小波分析来识别弹性地基梁内刚度下降段的位置.从识别结果发现,存在随机噪声的情况下,运用了转角模态小波变换方法,仍能识别出地基梁的刚度变化截面.数值算例证实了该方法的有效性和稳健性,研究结果对实际工程中的结构损伤诊断提供参考.     

边界单元法在地基动力分析中的应用

本文系采用边界单元法对半无限地基进行三维动力分析.分析表明,在半无限体的三维动力分析中,该法远比有限单元法优越得多.文中有关基础与地基间相互作用的动力分析问题的讨论,仅限于三维刚性基础和均质线弹性(或粘弹性)土体.本文将动力问题用边界元法表示成时间域中的公式,并以逐步积分法求得相应的动力反应.最后,将圆形和矩形刚性基础的计算结果与理论值相比,两者十分吻合.     

Winkler地基上弹性薄板求解的有限差分法

通过引入参数把Winkler地基上弹性薄板的偏微分控制方程由四阶降为两阶,形成两个耦合的椭圆形方程,利用超松弛迭代法进行了求解。推导了简支、固支以及自由边界条件的参数表达式,采用五点差分格式对以上偏微分方程进行了处理,最后给出了算例。结果表明,采用参数对薄板的控制方程进行处理后可较方便地运用差分法求解,数值解的精确度也较好。