多载荷结构极限分析的无搜索迭代算法

详细研究了结构极限分析的现有方法,在考虑多组独立变化载荷联合作用的情况下,结合传统的极限分析理论,提出了加载路径射线辐射求解法,并基于这种射线辐射状的加载路径,推导了多组载荷联合作用下结构塑性极限上限分析的数学规划格式,并编制了相应的有限元程序。文中的数值算例表明本文所提出的这种射线辐射状的加载路径是合理且有效的,同时采用无搜索数学规划方法能够很好的避免弹塑性分段逐步增量的复杂计算,克服规划中目标函数非线性所导致的困难。     

Shakedown Analysis of 3-D Structures Using the Boundary Element Method Based on the Static Theorem

The static shakedown theorem was reformulated for the boundary element method (BEM) rather than the finite element method with Melan‘s theorem, then used to develop a numerical solution procedure for shakedown analysis. The self-equilibrium stress field was constructed by a linear combination of several basis self-equilibrium stress fields with undetermined parameters. These basis self-equilibrium stress fields were expressed as elastic responses of the body to imposed permanent strains obtained using a 3-D BEM elastic-plastic incremental analysis. The lower bound for the shakedown load was obtained from a series of nonlinear mathematical programming problems solved using the Complex method. Numerical examples verified the precision of the present method.     

Brittle-plastic Theory and Identification of Material Properties for Elastoplastic Structure

Ｂｒｉｔｌｅ┐ｐｌａｓｔｉｃＴｈｅｏｒｙａｎｄＩｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎｏｆＭａｔｅｒｉａｌＰｒｏｐｅｒｔｉｅｓｆｏｒＥｌａｓｔｏｐｌａｓｔｉｃＳｔｒｕｃｔｕｒｅＸｕＢｉｎｇｙｅ（徐秉业），ＣｅｎＺｈａｎｇｚｈｉ（岑章志），ＳｈｅｎＸｉｎｐｕ（沈新...     

三维结构极限上限分析的有限元方法

根据塑性上限定理，采用罚一对偶方法，解决了三维极限分析中的塑性不可压问题，建立了三维结构上限分析的有限元规划格式，给出了相应的优化迭代求解算法。克服了目标函数非线性非光滑所导致的数值计算困难，使迭代过程产生的极限载荷因子和相关速度场收敛于真解的上限。该方法已应用于带缺陷压力容器的数值极限分析中，计算实例表明该方法具有数值稳定性好、精度高、收敛快等优点，并具有较广的适用范围。     

结构极限分析的Galerkin边界元方法

求解结构极限载荷的主要困难在于如何处理好计算精度和计算效率的统一。利用 Galerkin边界元方法的应力精度高的优势 ,基于极限分析的下限定理建立了结构极限分析的计算格式。同时利用 Galerkin边界元弹塑性增量计算中同一增量步上不同迭代步的应力差作为基矢量构造了自平衡应力场 ,将结构极限分析归结为非线性规划问题 ,并通过复合形法直接进行求解 ,得到了二维结构在比例载荷作用下的下限乘子。数值计算结果表明 ,该文所用方法的计算精度和计算效率都是令人满意的     

根对土壤加强作用的研究

为研究植被根系对边坡稳定和水土保持的作用,该文通过根土复合体的三轴实验分析了根对土体的加强作用,得到了含根体积比为0.5%和1%的根土复合体在10 kPa围压下的轴压极限载荷。同时使用基于周期性复合材料的均匀化理论,建立了根土复合材料胞元的数值计算模型。利用该模型,对两种含根体积比情况下的轴压极限载荷进行了数值计算,其结果和实验比较吻合。该文实验在青海进行,研究结果为将来治理青海水土保持问题提供了数据基础。     

根对土壤加强作用的研究

为研究植被根系对边坡稳定和水土保持的作用,该文通过根土复合体的三轴实验分析了根对土体的加强作用,得到了含根体积比为0.5%和1%的根土复合体在10kPa围压下的轴压极限载荷。同时使用基于周期性复合材料的均匀化理论,建立了根土复合材料胞元的数值计算模型。利用该模型,对两种含根体积比情况下的轴压极限载荷进行了数值计算,其结果和实验比较吻合。该文实验在青海进行,研究结果为将来治理青海水土保持问题提供了数据基础。     

Daubechies Wavelet Meshless Method for 2-D Elastic Problems

This paper introduces a meshless method based on Daubechies （DB） wavelets for 2-D elastic problems. The scaling and wavelet functions of the DB wavelet are used as basis functions to approximate the unknown field functions, so there is no need to construct costly shape functions as in the finite element method （FEM） and other meshless methods. In addition, the properties of the DB wavelets facilitate implementation of the method. The new method is used to analyze the elastic problem of a plain plate with a circle hole, and the numerical results agree well with the FEM. This method is effective and can be extended to solve complicated two or three dimensional problems.     

轴对称壳体弹塑性屈曲的有限元分析

根据轴对称壳体结构在轴对称载荷作用下的变形特点,将轴对称壳划分为若干个完全相同的子结构,将相邻子结构的交界面结点自由度分为主、从两种,并引入主从自由度之间的位移约束条件,通过求解单个子结构的增量平衡方程,得到了整个结构的应力、应变状态。由于各子结构及其受力状态完全相同,因此结构发生屈曲时各子结构具有完全相同的初应力和初应变刚度矩阵。根据这一特点,采用复约束方法,通过求解单个子结构的屈曲方程得到了整个结构的屈曲载荷和模态,大大减小了所求解问题的规模,并且在此简化过程中没有引入任何附加的近似。算例也验证了本文方法的高效和正确性。     

T型焊接接头中疲劳裂纹扩展的三维边界元模拟

T型焊接接头在钢结构中十分常见 ,它往往因初始微裂纹的疲劳扩展而导致断裂破坏。该文应用边界元( BEM)子域法 ,研究 T型焊接接头中三维混合模式表面裂纹的疲劳扩展问题。按照 T型焊接接头的实验模型建立边界元计算模型。基于端点附近裂纹前沿线位于椭球面上的假设 ,用间接方法求出裂纹前沿线的两个端点。当裂纹扩展时 ,计算网格可以自动进行重新划分。文中对裂纹扩展长度和方向提出了一种扩展准则 ,并与其他准则和实验结果进行了比较。计算结果表明 ,提出的扩展准则是有效的