单层球面网壳风振分析的时域法与频域法比较

根据风洞试验同步测量的风压数据,分别采用时域Newmark-β法、频域完全二次型组合法以及平方总和开方法计算单层球面网壳结构的节点峰值竖向位移响应,对3种方法的计算精度、计算时间等进行了比较;并且给出了一种离散荷载时间序列的新途径,即应用本征正交分解技术将脉动风荷栽分解为空间协方差模态和主坐标,对主坐标时间序列利用三次样条插值函数离散成新的风荷载时间序列.分析结果表明:频域完全二次型组合法在进行屋盖风振分析时耗时少,计算效率高.     

贵阳奥体中心主体育场罩篷钢结构抗震性能化设计研究

贵阳奥体中心主体育场罩篷采用了预应力平面桁架斜交网格结构体系,最大悬挑49m。首先确定了抗震性能化设计目标,然后分别采用振型分解反应谱法、弹性动力时程分析方法和弹塑性动力时程分析方法对该工程进行抗震性能研究。针对单独钢筋混凝土看台模型、钢结构模型以及结构整体模型三种计算模型,对结构自振特性、构件应力比、结构位移、塑性铰分布与损坏程度等性能进行深入量化分析与设计。另外针对上下部整体计算模型分别按一致激励和多点激励进行动力时程反应计算。计算表明:采用单独罩篷钢结构模型进行抗震设计存在不安全因素,必须考虑上下部共同工作的整体模型;多点激励法计算基底总剪力小于一致激励法计算结果,采用一致激励法进行设计能保证结构安全性;在罕遇地震作用下,看台钢筋混凝土结构刚度的退化对上部钢结构抗震有利。通过上述系列分析研究,实现了抗震安全性能化设计目标。     

某正交空腹网壳结构抗震性能分析

应用振型分解反应谱法和时程分析法对某正交空腹网壳结构进行常遇地震作用下的抗震分析。讨论在不同方向、不同维数地震波激励下正交空腹网壳结构的动内力分布特点。分析结果表明,计算结构地震响应时需按多向多维进行分析,振型分解反应谱法与时程分析法计算的轴力动内力系数基本一致,而弯矩动内力系数差别较大。     

冷弯薄壁型钢住宅结构整体扭转效应分析

为了研究冷弯薄壁型钢住宅结构平面质量中心、楼层形心与刚度中心偏差较大时,结构整体扭转效应的不利影响,将楼层平面内水平荷载(风、地震)作用下结构位移分解为平动和转动2种状态,得到相应状态下各组合墙体所承担的剪力,然后将其效应进行叠加,推导出了结构的线弹性层间扭转角及组合墙体剪力和侧移变形计算公式.对某冷弯薄壁型钢多层住宅结构在水平荷载作用下的层间扭转效应进行了简化计算,并运用ANSYS进行了数值模拟分析.结果表明:水平扭转效应对该类结构影响显著,简化计算公式和有限元程序数值模拟所得结果具有较好的一致性,简化计算公式可供实际工程中对该类结构整体扭转效应的计算分析时参考.     

POD结合薄板样条插值法在风压预测中的应用

基于有限的风洞试验测试结果,提出了结合本征正交分解(POD)和薄板样条插值(TPS)预测未知点风压的方法,并将此方法应用于一座实际大跨度屋盖结构,在时域和频域上预测值与试验结果的对比证明了该方法的有效性和实用性。预测值与实测值的自功率谱在低频及高频部分都吻合得较好;相比自功率谱,相干函数预测的精度要低一些。同时指出POD-TPS法得到的风压值与直接薄板样条插值结果几乎是完全相同的,其预测结果完全取决于插值方法;POD法的好处在于,它将对时程的插值转换为对少量本征模态的插值,大大降低了计算量。     

虚拟随机激励法及其应用研究

简述了常用的地震验算方法,通过对虚拟随机激励法的介绍,建立了动力计算模型,并对斜靠式拱桥随机振动进行了分析,指出虚拟激励法求解结构动力响应,概念明确,方法简单。     

虚拟激励法在结构地震频域分析中的应用

应用虚拟激励法计算了结构在地震激励下的动反应谱密度,将复杂的随机振动频域分析简单化,推导了结构在非正交阻尼情况下的频响函数,指出该方法计算量小,能够准确、高效地算出结构的动响应的谱密度函数。     

单点和多点荷载输入的虚拟激励法实用求解模式

在实际工程中采用虚拟激励法（pseudo excitation method,PEM）往往需要编写复杂计算程序,为方便工程应用,建立了一种对应单点和多点荷载输入的虚拟激励法实用求解模式。考虑地震作用、风荷载等多种随机荷载,提取单点和多点荷载输入下计算结构虚拟响应的实用求解模式,并利用常规有限元分析软件的谐振稳态分析完成PEM核心计算,最后通过线性组合重新构建结构虚拟响应和功率谱密度函数的求解公式,从而在常规有限元分析软件中实现了PEM算法。由于采用建议方法可将PEM算法的核心计算交由有限元分析软件完成,在保持PEM高效准确计算优势的前提下显著提高了工作效率,避免了编写复杂计算程序,方便实际工程应用。通过两个典型数值算例验证了建议方法的正确性与有效性,并且指出其对于多种荷载工况的计算效率具有一定优势。     

平稳非高斯激励下线性结构响应统计量的#br# 高阶虚拟激励法#br#

相比于经典随机振动理论的日益成熟,尤其是虚拟激励法的提出所引起的效率提升,非高斯激励下的结构随机振动分析仍具有相当大的挑战性。为此,文章针对平稳非高斯激励下线性结构响应的高阶统计量展开研究,力图发展切实可行的高效分析方法。首先,基于振型叠加法,推导多自由度线性结构响应的高阶矩的解析表达式,并经由Fourier变换获得高阶矩谱的解答,即完全高次组合方法。其次,借鉴常规虚拟激励法的思路,提出适用于高阶矩谱分析的高阶虚拟激励法,而传统的虚拟激励法则是建议方法的一个特例。对比分析可以发现：高阶虚拟激励法不仅具有计算方案选择上的多样性,在计算效率方面更具有显著的优势。     

球面壳体表面风压分布特性风洞试验研究

球面壳体是工程中一种常用的屋面结构形式。本文通过刚性模型风洞试验,对不同场地类别下球面壳体表面风压分布进行了同步测量。根据测到的同步风压分布数据,对壳体表面风压场特性进行了分析,包括平均风压系数及脉动风压系数分布、脉动风压的自功率谱及互功率谱分布、风压场的本征正交分解特性、雷诺数对壳体表面风压分布的影响等。结果表明,球面壳体模型表面风压分布受雷诺数的影响明显,且模型的曲面特性使得由风场本征正交分解得到的前几阶特征模态对整个风压分布的贡献增大。该研究为这类结构在抗风分析中风荷载的确定及数值模拟提供试验依据。     

基于虚拟脉冲响应函数与神经网络的结构损伤定位研究

针对环境激励下无法获得激励信息的困难,直接利用白噪声激励下结构两点响应构造虚拟脉冲响应函数,并对虚拟脉冲响应函数的幅值进行了小波包分解并计算其节点能量。以结构损伤前后的小波包节点能量变化量作为损伤特征向量,利用BP神经网络的模式分类功能进行结构损伤定位研究。海洋平台结构单损伤和多损伤的数值模拟结果表明,当结构损伤程度较大时,该方法是可行的并且具有较强的噪声鲁棒性。     

基于离散元的钢混结构倒塌全过程分析

钢筋混凝土框架结构倒塌过程中,结构由连续状态过渡到非连续状态,构件发生断裂、碰撞,各单元排列“失序”,常用的数值计算方法难以模拟出完全分离单元间的碰撞和堆积状态。文中利用改进的离散单元建立结构模型,确立构件断裂准则及碰撞准则,编制计算程序,检索碰撞单元,对结构倒塌全过程进行数值模拟,计算结果与混凝土框架结构爆炸倒塌试验结果一致,为离散单元法在混凝土框架结构倒塌全过程数值分析提供参考。     

带肋球壳仓体结构动力性能分析

研究带肋球壳顶盖的动力性能,利用数值计算手段,建立结构的有限元计算模型,静力作用下试验结果与有限元计算结果吻合良好。对结构采用分离式计算,得到了正交肋在动力状态下对结构的影响。计算表明,结构的频率密集。通过变化参与计算的振型阶数,对结构进行反应谱对比分析,提出在反应谱计算时取前10阶振型进行叠加的建议。     

Baruch法在筒承式群仓地震分析中的应用

建立筒承式群仓串联多质点体系简化计算模型 ,计算该模型的质量矩阵 ,直接用有限元分析并计算的前两阶频率与振型 .由于出现自由度缩聚现象而使结构的模态矩阵无法满足对质量矩阵的正交性 ,采用 Baruch法对模态矩阵进行修正 ,从而实现模态的正交性 ,利用振型分解反应谱法可计算筒承式群仓的地震作用     

基于Floquet变换方法的单排桩隔振数值模型

基于Floquet变换方法,建立了周期性排桩隔振问题的数值计算模型。首先利用Muki的虚拟桩方法,将桩土体系分解为拓展半空间弹性土和一系列虚拟桩。利用半空间土体的基本解,自由波场解及桩土协调条件,建立了排桩的第二类Fredholm积分方程。根据Floquet变换方法,得出了排桩在波数域内的积分方程。求解该积分方程即得排桩在波数域内的解,对波数域内的解进行Floquet逆变换,即得排桩在空间域内的解。数值结果表明,Flo-quet变换方法的结果与直接叠加法的结果完全吻合。利用所建立的数值模型,文中对桩长、桩土弹性模量比、桩间距对排桩隔振效果的影响进行了分析。     

基于有限测点信息的大型空间网架结构智能工作状态评估技术研究

针对大型空间网架结构的特点,建立基于有限测点信息的智能工作状态评估技术。该技术是首先通过测量少数网架结构杆件的响应信息,获得结构响应的峰因子;再通过安置在网架结构上的风压力传感器获得结构的荷载信息,采用BP神经网络法和加权荷载本征模态分解法分别精确识别作用在网架结构上的平均风荷载和脉动风荷载;并通过安置在网架结构上的加速度传感器获得结构在环境激励下的加速度响应信息,对结构进行有限元模型修正;然后采用正向演绎的方法,得到整个网架结构的工作状态,根据预先设定的安全级别就能对其进行工作状态的评估。最后,通过该技术成功地应用于深圳市民中心屋顶网架结构的智能健康监测系统中,说明该技术的可行性和有效性。     

燃烧假人测试系统传热模型的数值解法

燃烧假人测试系统用于测试防护服装的整体热防护性能.使用Henriques建立的热伤害量化模型解决其烧伤度计算的问题,为求解模型中绝对温度随时间变化的函数,使用非傅里叶热分析方法对皮肤表面的传热问题进行了分析,应用热波方程建立传热控制方程,并利用基于控制容积积分法的有限差分解法对模型进行了数值求解.通过将实验结果与预研实验中的解析解法作了对比与分析,证明了数值解法的合理性.     

基于多维ARX模型理论识别脉动风激励下穹顶结构模态的研究

环境激励下大型土木工程结构的实测工作对于新型结构的理论研究和设计分析具有重要意义.从状态空间理论出发,建立多维ARX模型,推得了结构的模态参数.在脉动风的作用下,对穹顶结构进行脉动法实测,将实测值与有限元分析结果进行比较.结果表明,多维ARX模型用于大型土木工程结构的模态参数在线识别是可行的.     

基于动响应数据特征的桥梁结构损伤识别

介绍了本征正交分解(Proper Orthogonal Decomposition, POD)的基本原理,探讨了POD在桥梁结构损伤识别中的应用。提出了基于动响应数据特征的桥梁结构损伤识别方法,该识别方法基于POD技术对桥梁结构在不同位置、不同时刻收集到的位移快照矩阵(Snapshot Matrix)进行本征正交分解,得到结构的本征正交模态(POMs),进而构造出损伤指标来识别结构的损伤位置及程度,实现了对桥梁结构损伤的多工况识别。并以保定黄花沟桥为例,通过数值模拟试验,验证了该方法的有效性,结果表明POD能够从空心板桥结构的振动响应数据中提取出结构的本质特征,并且提取过程简单、快捷,可为桥梁结构提供一种有效的损伤识别方法。     

砂土数值建模和有限元分析

基于砂土的常规三轴试验,利用岩土本构关系的数值建模方法,建立砂土的弹塑性本构模型。为了该模型的实际工程应用,文中推导了有限元数值计算的弹塑性矩阵,编制了轴对称有限元程序,将本构模型嵌入到有限元程序中,对3种应力路径下砂土的变形过程进行了分析,并将计算结果与试验进行了对比,验证了数值建模方法的有效性。