控制索原长求解索张拉力的反分析法

为对预应力空间钢结构的施工成形进行系统的研究,提出了基于控制索原长求解索张拉力的反分析法.从预应力状态开始,通过控制每一级张拉索的原长,进行非线性有限元迭代计算,求出索在分级分批施工时的控制力.方法的优点在于计算简单,省去了通用有限元需要反复试算的缺点.应用编制的程序对一弦支穹顶模型进行了施工过程的模拟分析,结果表明:反分析法能精确模拟结构的施工成形过程,且在整个过程中,每根索只需张拉一次,简化了施工工艺.     

地埋管换热器传热分析的参数影响研究

地埋管换热器是地源热泵系统的关键装置,本文对影响其换热能力的主要设计参数进行了定量分析。首先探讨了规范中热阻的物理意义,研究了场地岩土介质的热物性参数及地埋管间距对非稳态热阻的影响规律,所得结论对工程设计具有一定的指导意义。     

双拱结构X型钢管相贯节点试验研究

结合曹娥江新型双拱空间钢管结构闸门工程,对3种X型相贯节点形式（无加强、肋板加强型和套管加强型）进行了静载和反复加载试验.通过分析静载试验数据发现,相对于无加强节点试件,肋板加强型节点试件极限荷载提高不是很显著,套管加强型节点试件极限荷载提高较大.两种加强措施对于节点的局部应力减小作用不大.从极限荷载和局部应力两方面比较可知,对于支管的轴向刚度大于主管的径向刚度的节点,主管管壁的加强（套管加强型）是一种较为合适的方法.通过分析反复加载试验数据也发现,3种形式节点的滞回曲线都比较丰满,节点的延性较好,反复加载和单向加载节点试件的破坏形式相近.     

圆管网格结构的自适应有限元分析方法研究

为了判断网格结构有限元模型中梁单元的长度和插值函数是否合理并对此进行调整,首先推导了梁在受拉、受压、纯弯3种情况下的挠曲微分方程,以有限元试算得到的梁单元两端节点力为边界条件,求出了梁单元广义力分布场的解析解;然后,根据Zienkiewicz-Zhu后验误差估计理论,以该解析解为广义力相对精确解,推导了广义力有限元解和广义力相对精确解的能量范数以确定梁单元的相对误差。在试算过程中,如果网格结构中每个梁单元的相对误差都满足精度要求,则终止试算过程,否则调整梁单元的插值函数或长度后再进行试算。以单层球面网壳的自适应有限元静力分析为例验证了该方法的正确性和可行性。     

索网张力结构的张拉控制及多目标优化计算

为优化索网张力结构的分批张拉顺序,基于小生境遗传算法,提出一种以施工张拉过程最为平稳及施加的张拉控制力总和最小为目标的优化算法.该算法将每根索所在的张拉批次作为决策变量,采用实数编码方式以满足编码空间的非冗余性,通过目标函数罚中附加函数项的形式考虑约束条件.针对遗传算法自身存在的收敛性问题,在进化过程中采取了自适应遗传算子,引入了改进的最优个体保存策略.以一个索网张力结构施工分批张拉顺序的优化为例,验证了该优化算法的合理性.     

空间钢结构临时支撑布置的应变能跟踪算法

针对传统经验方法用于确定空间钢结构临时支撑体系布置方案时的不合理性,提出一种基于小生境遗传算法的优化算法,该算法以指数尺度变换后的结构总应变能为优化目标函数,采用格雷编码作为染色体的编码方式,对于规则的搜索区域,以连续的空间位置作为遗传算法的决策变量;对于不规则的搜索区域,以离散的空间节点作为决策变量,在进化过程中引入自适应的遗传算子和改进的最优个体保存策略;模拟“鸟巢”结构的一榀主桁架,验证了算法的有效性;研究矩形平板网架和某异形网壳的最优临时支撑布置方案.分析表明：应变能综合反映了结构的受力性能,该应变能跟踪算法对空间钢结构施工过程中临时支撑体系方案确定提供了科学的依据.     

基于XFEM的RC梁静态破碎研究

建筑基坑内支撑的拆除是影响施工进度的重要因素之一。为提高施工效率,提出一种在钢筋混凝土支撑梁内部沿着梁轴线预埋大直径孔道进行静态破碎的拆除方案。在此基础上,通过扩展有限元方法(ExtendedFiniteElementMethod,XFEM)建立含预埋静态破碎孔(孔径为90mm)的钢筋混凝土梁(截面尺寸为500mm ×500mm)模型,并对其在静态膨胀压力作用下的破碎及裂缝扩展过程进行了模拟分析。模拟结果表明:内支撑梁的静态破碎过程可分为弹性变形、裂缝稳定扩展和裂缝失稳扩展3个阶段;基于虚拟闭合技术,进一步计算得到了复合开裂模式下的应变能释放率,计算结果显示:裂缝扩展以Ⅰ型裂缝为主,当膨胀压力达到19.4MPa时,可实现破碎钢筋混凝土内支撑梁的目的。     

超长无缝多层水池结构温度影响分析

基于有限元方法,研究了超长无缝多层水池结构设计时应考虑的温度作用。首先探讨了水池结构设计时所涉及的温度作用,分析了地上水池在温度作用和池内水压力作用下的内力分布特点,总结了超长无缝多层水池的结构设计要点。结合工程案例,分析了不同结构方案下池壁在温度作用和池内水压力作用下的内力,并进行了对比研究。根据分析结果,针对超长无缝多层水池在结构设计时所需考虑的温度工况以及结构方案优化提出了若干建议。     

考虑焊接球节点变形的网壳结构多尺度有限元分析方法

为了同时分析焊接球节点的局部受力和网壳的整体受力,根据多尺度有限元法的思想,将焊接球节点以及它所连接的杆件长为S的一小段作为微观尺度模型采用实体单元离散,结构的其余部分作为宏观尺度模型采用梁单元离散。根据经典欧拉梁理论的平截面假定推导了两种尺度模型界面上的位移增量约束方程,并给出了基于Updated Lagrangian法的位移增量约束方程引入方法。给出了S的估计值并采用Zienkiewicz-Zhu后验误差估计理论来确定它是否合理。以考虑节点屈服的单层球面网壳弹塑性静力稳定性分析为例说明了该方法的有效性和可行性。