松弛悬索体系几何非稳定平衡状态的找形分析

对于施工阶段松弛悬索体系的找形分析,体系的几何不稳定性将引起结构的刚度奇异,使仅适用于稳定结构分析的常规方法失效.针对此问题,基于"力密度法"的基本思想,提出-种给定单元原长的松弛悬索体系的找形方法.从单索特性分析入手,直接推导节点坐标和外荷载之间关系的基本方程,避免了刚度矩阵的建立.同时采用抛物线索单元,考虑了索的垂度效应.通过一个正交索网和一个悬挂索环的算例分析,验证了该找形方法的精确性和有效性.     

新型双层索网屋盖结构设计与计算分析

研究了一种新型双层索网屋盖结构，并采用空间曲线索单元和刚架单元模式对该结构进行几何非线性有限元计算，计算中考虑了索网与边梁的相互影响。计算结果表明，该结构不仅承载能力强，垂度小，还具有自然、和谐的内部空间，是具有很好应用前景的新型索网屋盖结构。     

单层平面索网幕墙结构非线性分析

针对单层平面索网幕墙结构静力分析的特点,提出了二节点直线杆单元有限元模型。建立了非线性有限元基本方程,利用Newton—Raphson法进行计算,编写了相应的有限元程序。结合实例对索网结构的位移和应力进行了计算分析,并与ANSYS软件计算结果进行了对比,二者吻合较好。分析结果表明此单元模型有较好的精度,能适用于单层平面索网幕墙结构的非线性分析。     

四节点索单元的悬索结构非线性有限元分析

针对柔性悬索结构几何非线性的特点,提出了一种四节点等参曲线索单元有限元模型,并采用三次多项式作为位移插值函数及单元初形状函数,基于修正的Lagrangian坐标描述法,从虚功原理出发推导出单元基本方程和单元切线刚度矩阵,集成后利用Newton-Raphson法求解并编制了程序进行实例计算.结果表明,本文方法精度很高且收敛速度快,可供悬索及索网等张拉结构分析、设计时采用.     

FAST反射面单元在索网变位中的碰撞分析

500 m口径球面射电望远镜采用柔性索网作为反射面支撑结构,反射面单元通过专用机构与索网连接,促动器连接下拉索控制索网,实现主动变位。在变位中,反射面单元要自适应于索网的各种变化,同时避免发生碰撞。为了给变位整体运行提供冗余保障,得出反射面单元碰撞分析基本机理及准则,基于索网与反射面单元的结构关系,将反射面单元的碰撞分析转化为对应主索单元的应力分析。通过设定条件下主索单元应力计算方法,对相关反射面单元碰撞问题进行分析。提出了正常变位情况下判别反射面单元碰撞的基本准则。通过计算变位后主索应力变化,提出分析判断正常变位反射面单元碰撞的方法,并提供了分析算例与结果。一定程度初步说明了正常变位条件下索网及反射面变位的合理性。     

索网静力分析的加权残数法

将加权残数方法应用于索网结构这一几何非线性问题，推导基本公式，应用非线性最小二乘问题最优化点方法求解非线性代数方程组。     

新型双层索网屋盖结构设计与计算分析

研究了一种新型双层索网屋盖结构，并采用空间曲线索单元和刚架单元模式对该结构进行几何非线性有限元计算。计算中考虑了索网与边梁的相互影响，计算结果表明，该结构不仅承载能力强，垂度小，还具有自然、和谐的内部空间，是具有很好应用前景的新型索网屋盖结构。     

劲性支撑穹顶结构找形分析

针对索垂度在施工成形过程中不可忽略的问题,采用悬链线单元模拟索,依据胡克定律、小应变假设和变形协调方程等条件,推导了索原长的计算公式,给出了一种已知任意一个正值求解索原长度的二分法。在正交索网结构中,采用该二分法求得的索原长与已知条件给出的索原长进行对比,其误差均不超过0.16%,且不同初始值计算得到的索原长差别不大。针对劲性支撑穹顶结构的找形分析问题,给出了一种FEDR法,即有限元动力松弛法,以期提高动力松弛法的计算精度和可靠性。给出了找形分析的求解策略,并通过FORTRAN语言和ANSYS的APDL语言编制找形分析程序。对正交索网和跨度为71.2m设两道环杆的肋环型劲性支撑穹顶结构进行找形分析,ANSYS有限元分析与FORTRAN语言找形程序求得的杆件内力进行对比,其误差均不超过0.42%。     

一种环柱天线的索网结构设计与分析方法

为了解决环柱天线复杂索网结构的网面和预应力设计难题,根据环柱天线结构组成确定了环柱天线索网的几何构型。考虑到索网结构中索段数目即变量个数和种类较多,将索网结构分为前、后索网两部分分别进行预应力设计。根据前索网对称特性进行变量归并,采用力密度法计算前索网预应力分布,完成部分索网节点坐标修正。根据前索网预应力由节点力平衡方程获得其余索网预应力。利用有限元软件对设计结果进行验证,仿真结果显示,采用所述方法设计的网面具有较高的精度,索网结构设计方法是有效的。     

索网结构的计算初态与计算量

本文在大量的对索网结构有限元法计算结果的基础上,通过理论上的探讨论证了初态与迭代次数之间的关系,并提出了由原始数据(初张力、初形状和荷载)所定义的迭代指数ξ的计算公式.理论分析指出,ξ表征了索网结构的计算工作量(迭代次数).ξ的公式指出,迭代次数只与初形状,初张力和荷载有关,与索的弹性模量和设置密度无直接关系. 根据本文提出的ξ计算公式,可以通过原始数据来预测计算工作量.更有意义的是,为如何恰当选取计算的初态以减少计算量、节省计算费用提供了可靠指导.     

张量在流体力学中的应用

本文通过张量分析,将流体力学中几个基本方程,变换为正交曲线座标系下的通式,以及在圆柱面、球面、椭圆柱面座标系下的表达形式。     

单跨配筋砌体框支转换梁的有限元分析

针对常用材料和构件几何尺寸进行正交设计,用三维实体单元建立单跨配筋砌体框支转换梁结构的三维实体分析模型,运用ANSYS程序对其进行有限元分析,得到设计控制截面的内力数据并进行了直观分析和方差分析,摸清配筋砌体框支转换梁结构的受力特点和影响内力的主要因素,由回归分析给出内力近似计算公式. 更多还原     

高次变节点Serendipity等参单元的形函数通用公式

本文将文[2] 中的联合法,推广到一般的高次变节点 Serendipity 等参单元,较详细地推导出了此类单元的形函数通用公式。该公式运用于 Serendipity等参过渡元的优越性尤其显著。     

用边界单元法分析各向异性板的应力集中问题

本文用各向异性板的基本解作权函数建立了平面一般各向异性问题的直接边界元格式，可求解正交或一般各向异性材料的平面问题．算例表明：各向异性边界元对于应力集中问题的求解具有较高的计算精度。     

超精密切削切屑形成过程的三维有限元仿真

基于大变形有限元理论,建立了超精密切削的三维有限元模型,利用通用的商业有限元软件实现了超精密切削切屑形成过程的三维仿真．并对正交直角切削和斜角切削切屑的形成过程进行了比较深入的分析研究．结果表明：在同样切削条件下,斜角切削过程中产生的切削热、塑性应变和等效应力小于正交直角切削时产生的切削热、塑性应变和等效应力．     

各向异性板应力集中问题最小二乘虚边界元解法

针对各向异性板的应力集中问题,依据虚边界元法的求解思路,以复变函数表达的基本解作为权函数,建立了相应最小二乘虚边界元的数学模式;其可求解正交各向异性或一般各向异性材料的平面问题.文中给出了含圆孔的各向异性板应力集中问题的数值算例;通过与边界元直接法、有限元法的数值比较可知,本文方法的数值结果具有较高的计算精度.此外,相对其它数值方法本文方法对于各向异性板应力集中问题的求解,具有较好的适用性和数值计算的稳定性.     

永磁吸盘设计与优化

以风力发电塔筒攀爬车永磁吸盘为研究对象,针对传统磁路优化过程中实验周期长,计算难度大的问题,提出了一种能够在给定设计空间内快速选择出较优结构参数的方法。首先通过应用正交实验的方法确定进行仿真的不同参数的组合方式,减少选择出最优参数所需的实验次数,然后运用ANSYS对永磁吸盘进行有限元仿真,确定选定参数下所能产生的吸附力大小,分析得出不同磁路和尺寸参数对永磁吸盘的影响。最终依据不同参数对永磁吸盘的影响,得到了在给定设计空间内符合使用条件吸附力最大的永磁吸盘结构。验证结果表明综合运用有限元方法和正交实验方法进行磁路优化,能够有效减少实验次数,避免复杂的公式求解过程,快速得出较优永磁吸盘结构。     

沥青加铺混凝土路面的实用计算方法

为研究沥青加铺水泥混凝土路面(PCC AC)在板中、板角和板边作用荷载的最大应力及弯沉情况,对27个水泥混凝土路面模型进行了ANSYS有限元分析,并据板中最大应力和弯沉回归出板角和板边的计算公式.将沥青加铺混凝土复合板按抗弯刚度等效原理换算为单层板,然后把单层板的表面应力在复合板中进行二次分配,可求得混凝土板的最大弯沉和最大拉应力,算例证明回归公式与有限元结果吻合良好.     

腹板连接节点焊缝应力强度因子的参数分析

为定量的确定荷载作用下钢框架结构延长翼缘连接板梁柱腹板连接节点焊缝应力强度因子的大小,采用断裂力学与有限元积分相结合的方法,研究腹板连接节点的断裂性能.判断延长翼缘连接板腹板连接节点焊缝开裂的依据是Ⅰ型应力强度因子,应力强度因子可以通过有限元计算J积分的方法求得.通过有限元计算分析了初始裂纹深度、梁截面尺寸、柱截面尺寸和梁柱长度对延长翼缘连接板腹板连接节点焊缝应力强度因子的影响.采用正交设计法进行研究方案设计,根据有限元分析结果归纳出应力强度因子计算公式.研究结果表明：延长翼缘连接板腹板连接节点梁下翼缘焊缝比上翼缘更容易开裂,应力强度因子随梁截面参数的增大而增大,随柱截面参数的增大而减小.     

机构自由度公式的统一形式及其物理内涵

由于并联机器人机构的发展,最近十多年,提出了6种新的主要的机构自由度（DOF）公式.在简述这6种公式的结构与特点的基础上给出了这些公式的统一形式及其物理意义,以及DOF公式取得进展的原因;对基于约束螺旋系的统一形式的DOF公式,提出了DOF计算方法的改进建议,并给出两个实例;而基于运动分析的统一形式的DOF公式,只适用于不含非独立运动元素的机构,仅是具有一般性的基于方位特征集的DOF公式的特例.