基于粘弹性阻尼层随机性自由阻尼层板简谐响应分析

基于粘弹性阻尼层材料参数和几何参数的随机性，用MonteCarlo直接抽样法对自由阻尼层板的简谐响应进行了分析研究，分别考察了粘弹性材料的贮存模量，损耗因子以及阻尼层厚度的随机性对复合结构简谐响应的振幅和相位差的影响，计算结果表明，共振时阻尼层的随机性对振幅和相位差的影响很大，非共振时影响不大。     

基于单自由度共振反应的模态质量计算方法

基于单自由度在简谐荷载下的共振响应结果反算单质点质量的思想,提出一种计算多自由度结构体系模态质量的方法,并利用MIDAS有限元软件求得模型模态质量,解决若干有限元软件不能直接提取模态质量的问题.模态质量原始公式计算结果与仿真实验结果的对比分析表明,该方法计算数值误差均小于5%,计算结果可以满足计算精度要求.     

基于波谱单元法的结构动力响应分析

通过修改波谱单元法中单元刚度矩阵的波数,在既有波谱单元算法基础上引进了结构外部粘滞阻尼和内部粘弹性阻尼.采用拉普拉斯变换替代快速傅里叶变换,克服了基于快速傅里叶变换的波谱单元法主要用于分析无限长和半无限长结构的局限性.数值计算结果表明:考虑了外部粘滞阻尼和内部粘弹性阻尼后,采用波谱单元法仍能十分简便地计算结构的动力响应,并大大减少单元数量,提高计算效率.对于文中算例,相比于有限元法,波谱单元法在精度大幅提高的情况下,计算时间至少节约了50%.     

车载作用下公路桥梁耦合振动精细化建模及验证分析

现有车-桥耦合振动分析中车辆模型不能精确考虑车辆动力特性和柔性轮胎对车桥耦合振动响应的影响.为了进一步研究充气轮胎胎压对车-桥耦合振动的影响,基于LS-DYNA程序,采用线弹性橡胶材料模拟轮胎并定义轮胎内气压,结合常用重载三轴汽车的结构参数,运用弹簧阻尼单元及梁、壳单元模拟车辆悬架系统的动力特性,建立可分析车轮气压的三维车辆模型;并基于实桥试验结果及响应面法得到高精度有限元桥梁模型;通过显式求解程序LS-DYNA内置的接触算法,将车辆子系统和桥梁子系统联立耦合起来,形成显式的车-桥耦合振动分析模型.计算结果与实测结果对比分析验证了该方法的正确性,并分析了轮胎胎压对桥梁振动的影响.     

大跨拱形结构等效静力风荷载

基于计算流体动力学(CFD)方法和有限元动力时程分析法,数值模拟脉动风特性,获取脉动风速时程,以此作为数值风洞模拟的入口边界条件.运用FLUENT软件对大跨拱形结构进行脉动风作用下结构的非稳态分析,得到作用于结构的时程风压荷载;运用ANSYS分析软件进行结构的风振响应计算,分析获得了基于结构风振响应时程的等效静力风荷载.提出多目标等效静力风荷载加权组合系数的定义,计算获得了大跨拱形结构的多目标等效静力风荷载,并验证了其计算精度.研究结果表明,在基于该方法所得等效静力风荷载作用下,结构静力响应计算结果与风振动力时程响应极值吻合.     

超长摩擦桩承载性状的有限元法

基于三维有限元法,探讨了超长摩擦桩的数值模拟方法,分析了桩土界面单元、地基土单元模型参数对数值计算结果的影响.计算分析结果表明,桩周薄单元和地基土单元的模型参数对超长摩擦桩承载性状的影响很大,若均采用邓肯-张E-ν模型,抗剪强度指标、密度对桩顶极限荷载影响显著,而模量参数主要影响荷载-沉降曲线的斜率及极限荷载时的桩顶沉降量.     

爆炸荷载作用下岩体振动特性的 DE-FLAC3D数值模拟方法

针对岩体爆炸数值模拟中爆炸荷载参数与岩体振动阻尼参数等计算参数难以确定的问题,将具有收敛速度快、易于实现和全局寻优能力强等优点的差分进化算法(differential evolution, DE)算法融入三维快速拉格朗日差分法(FLAC3D)岩土工程数值计算程序,提出了爆炸荷载作用下岩体振动特性的 DE-FLAC3D数值模拟方法. 该方法从爆炸荷载参数和岩体振动阻尼参数的随机值出发,以岩体质点振动速度随时间变化过程的数值计算值与现场实测值的误差作为适应度,利用DE算法规则实现爆炸荷载参数和岩体振动阻尼参数耦合模式的合理进化,进而实现计算参数的快速自适应辨识. 龙滩水电站地下厂房爆炸开挖振动试验数值模拟研究结果表明,该方法是可行的,显著提高了岩体爆炸效应数值模拟结果的精度.     

钢筋混凝土结构裂缝损伤状态模型建模方法与分析

提出了一种钢筋混凝土(RC)结构裂缝损伤状态模型的有限元建模方法.基于弥散裂缝数值模型,采用ANSYS中APDL实体建模技术,通过调控单元应力应变关系矩阵来模拟裂缝开裂后的力学行为,建立钢筋混凝土结构在含有稳定裂缝损伤情况下的状态模型.作为数值算例,分析了钢筋混凝土简支梁在不同开裂状态、不同开裂位置和多种阻尼工况下的静动力特性.结果表明,混凝土首次开裂对结构静动力特性影响最大,已有裂缝的张开闭合对结构的影响较小.简支梁的不利开裂位置集中在荷载响应较大的支座和跨中附近,以支座处最为不利.阻尼削弱钢筋混凝土梁的动态响应,对结构影响机理复杂,非线性明显.上述分析验证了该裂缝损伤状态模型建模方法的合理性和有效性.     

简谐激励下非经典阻尼系统的稳态响应

提出了一种求解非经典阻尼系统的响应的精确方法.对非经典阻尼系统而言,由于系统的阻尼矩阵不能被系统的无阻尼固有振型对角化,所以不能实现系统的解耦,无法使用振型叠加法,此时,引入矩阵函数变换,将非经典阻尼系统化为无阻尼系统,求得该无阻尼系统的模态参数,并推导出计算其频响函数矩阵的公式,最后给出了原非经典阻尼系统在简谐激励下...     

黏弹性地基梁振动的微分求积法分析

探讨了黏弹性地基上有限长Euler-Bernoulli梁的横向振动.主要研究梁的固有频率和简谐均布荷载作用下的动力响应.将微分求积方法(DQ)直接应用于自由与受迫振动控制方程中.在简支边界条件下,得到横向自由振动的固有频率,并与复模态分析方法的结果进行比较.数值结果表明DQ与复模态分析方法得到的前七阶频率值高度吻合,但随着阶数的增长,两种方法数值间的微小差异值增大.数值结果还表明, 在均布简谐荷载作用下,经过短暂的瞬态响应后,梁的振动频率与外部荷载振动频率一致.     

特大增量步算法在板分析中的应用

基于特大增量步算法（LIM）建立了以力为变量的Mindlin-Reissner型矩形板单元,将LIM应用于中厚板问题上,同时给出算例进行分析.通过与精确解和传统的位移法有限元法的结果比较,表明LIM在求解中厚板和薄板问题时有较好的收敛性和准确性,而且在求解薄板问题时不会存在剪切闭锁.     

基于曲面偏置的六面体有限元网格再划分算法

根据曲面偏置理论 ,提出一种有效的六面体网格再划分方法 ,并研究了具体实现中的若干关键技术和特殊问题的处理方法 .该方法由表及里 ,逐层生成六面体单元 ,所生成的表层单元质量明显优于内部的单元 .基于提出的算法建立了六面体网格再划分原型系统 ,并给出了几个算例 .结果表明 ,所提出的算法是可靠的 ,适用于任何形状复杂的金属塑性成形过程数值模拟中的六面体网格再划分 .     

近场动力学与有限元混合模型研究

兼顾近场动力学(peridynamics,PD)模拟不连续问题的优势和有限单元法(finite element method,FEM)较高的计算效率,采用近场动力学与有限元混合建模方法,建立了新的混合模型.该模型在裂纹出现区域,采用近场动力学建模,其他区域采用八结点等参元建模.通过杆单元连接PD物质点与等参单元结点,将PD物质点对间相互作用视为杆单元,最后对单元刚度集成,实现了在有限元框架体系中两种方法的混合建模.该混合模型无需引入人工阻尼,提高了计算效率.此外,相较于四结点混合模型,采用高阶(八结点)等参元与近场动力学方法建立的混合模型具有更高的计算精度.通过数值算例验证了该方法的有效性,为断裂破坏问题的解决提供了一种新思路.     

复合材料叠层板弯曲问题有限元分析

通过“单体检验”并以“自由公式”为基础的任意四边形,考虑剪切变形的板弯曲单元体为出发点,并采用等参数平面应力单元而构造了一种新型的复合材料叠层板弯曲单元体。数值结果表明此种单元得到的数值解与精确解误差很小,证明了此种单元的优越性能。     

杆系结构静/动力学计算的直接方法

针对有限单元法计算精度受网格密度制约的问题,提出一种求任意复杂杆系静、动力学问题精确解的方法.该方法基于节点分析法,逐个节点列位移相容方程和内力平衡方程,以谱系数作为未知数,杆件变形和截面内力则采用相应问题的精确解来描述.用代数符号化的方式,对方程系数矩阵的组建过程进行了详细描述,为通用程序编制提供依据.对建模过程中的分布式载荷和铰接接头的处理方法进行了探讨并给出处理方法.通过平面钢架屈曲分析和空间管路谐响应分析,证实所提方法具有计算精度高、划分单元数少的特点,特别适合于需要精确解的场合.     

对流扩散问题的部分迎风有限元方法

给出了求解发展型对流扩散问题的2种方法:全迎风有限元方法和部分迎风有限元方法.同时证明了由这2种方法得到的数值解满足离散的最值原理.     

特征值问题的组合杂交有限元方法

本文将组合杂交有限元的思想应用于特征值问题,构造了求解最小特征值问题的一种新型有限元法.首先,本文推导了最优误差估计,然后用数值算例验证了理论结果.理论分析和数值算例表明,当组合系数α∈0(,1)时,本文的方法在最低阶时均能达到二阶精度,并且还能从数值算例中发现对于不同的α,使得特征值问题最小值能从左右两个方向趋向于真实值,从而可以在粗网格上选取最优的α来得到更准确的结果.     

一种高精度三维八节点流形单元

基于数值流形方法构造了一种新型的三维八节点六面体流形单元 ,该单元能够通过增加覆盖位移函数的阶数而不是单元的节点数来提高数值解的精度 ,简化了三维问题的程序编制和前后处理过程 ,且可以在求解区域的不同地方混合使用各阶覆盖函数来提高求解效率 ,弥补了有限元法的不足 .计算结果表明 ,数值解与理论解吻合 .     

基于非线性有限元法的膜结构找形研究

对基于非线性有限元法的两种膜结构找形方法（支座移动法和节点平衡法）进行了分析，在此基础上提出了节点定向移动法。通过计算实例表明，该方法具有更快的收敛速度和更高的计算精度，是一种实用的找形分析方法。     

单变形体动力学方程

基于Ｊｏｕｒｄａｉｎ变分原理建立了单变形动力学程式化方程。提出了变形体浮动坐标系建立的一般原则，用集中质量有限单元法与正则模态分析法描述物体的弹性变形。得到的结果同单刚体动力学方程及结构体动力学方程兼容。