基于CR列式的壳屈曲分析

为解决薄壁结构屈曲分析的非线性计算问题,针对壳单元大位移、小应变分析,提出了基于更新拉格朗日CR列式的计算方法.该方法采用更新拉格朗日列式建立壳单元在大位移下的平衡方程,利用能量原理得到单元刚度矩阵.求解过程中,采用极分解方法计算变形后单元的随动坐标和单元节点的刚体转动;引入有限转动理论,从总位移中扣除刚体位移,得到节点变形,进而采用小应变理论计算单元应力,得到当前荷载步下的单元状态.最后,通过编制的程序对2个薄壳结构受力后的屈曲行为进行了分析.算例表明,用基于CR列式的非线性分析方法求解壳失稳问题具有较高的效率和精度.     

双曲扁网壳结构参数化设计及受力性能分析

为方便实现双曲扁网壳受力性能分析,应用APDL(Ansys parametric design language)参数化设计语言,研制5种双曲扁网壳结构参数化设计宏程序。并根据长短跨矢高、长短跨网格数以及支座形式的变化,选取5种双曲扁网壳结构的170种工况,进行结构受力性能比对分析。结果表明:5种类型双曲扁网壳中,三向格子型网壳结构受力性能最合理,长跨矢跨比为1/2、短跨矢跨比为1/6为宜。     

一种求解板壳非线性问题的有效解法

求解板壳非线性问题以往常用近似方法,但解的精度不高,求解过程繁琐,笔者在前期研究的基础上,以四边固支扁壳为例说明了解法导出步骤,归总结出了求解板壳非线性问题的解析数值方法,实算表明,该法对求解板壳非线性问题极为有效。     

改进弧长法求解屈曲问题

为了解决结构非线性有限元分析求解过程中结构失稳或材料出现软化时传统Newton-Raphson法无法通过极值点的问题,在传统弧长法的基础上,提出了求解过极值点问题的改进弧长法.该方法将非线性方程求解过程中出现的不平衡力向量分解为两个相互正交的向量,并建立其弧长的约束方程,求解得到非线性计算中的荷载因子.在求解过程中,给出了改进的确定弧长方法,通过弧长调整避免了求解荷载系数中出现复根的问题.通过两个拱型结构的屈曲分析算例,分别考虑几何非线性和几何材料双重非线性效应,对两个拱形结构进行了非线性屈曲分析,结果表明:结构在出现屈曲时发生急跳现象,验证了改进的弧长法在结构出现材料软化和失稳时能通过极值点.     

强震作用下带屈曲约束支撑的K型网壳整体结构性能分析

以K6型网壳为研究对象,考虑网壳支承结构的弹性效应,并在支承结构中设置屈曲约束支撑（BRB）,考虑在9度区强震作用下,通过不同的屈曲约束支撑布置方式对结构进行动力弹塑性分析.结果表明,在考虑整体网壳支承结构共同工作时,结构主要节点位移和杆件内力响应都有所减小;网壳上部结构设置屈曲约束支撑能够有效降低节点位移和杆件内力响应;考虑上部和下部设置屈曲约束支撑共同工作对于K6型网壳减振耗能有很好的效果.     

考虑初始变形的煤炭漏斗车车体结构屈曲分析

采用非线性分析技术研究漏斗车车体在承受散粒货物和纵向压缩载荷作用时,由散粒货物引起的垂直于侧、端墙方向的变形会使车体的结构稳定性降低。首先,利用具有修正的D-P本构模型的实体单元模拟散粒煤,并建立散粒煤单元与车体结构的接触关系,通过接触非线性分析获得重车车体侧、端墙的位移结果,并将其与基于AAR标准中散粒货物对侧、端墙的压力公式得到的位移进行对比分析,进而分区域修正侧、端墙的压力公式;其次,在车钩纵向压缩作用下对车体进行线性屈曲与考虑初始变形的非线性屈曲分析,侧墙和端墙的最小线性屈曲因子分别为0.89和0.52;非线性屈曲的结果表明,侧墙临界载荷为3 550 kN,比线性屈曲的降低了10.4%;端墙临界载荷为1 780 kN,比线性屈曲的降低了23.1%;应用修正后压力公式施加散粒煤对车体的作用,端墙的压力修正区域B的非线性屈曲临界载荷比应用修正前压力公式的增大了14.9%;最后,针对侧、端墙局部屈曲因子低的区域,分别提出了增强横向刚度和纵向刚度的补强方案,补强后侧、端墙结构的屈曲因子均可提升至1.0以上;应用修正后压力公式的侧、端墙临界载荷提高至4 092、3 164 kN。     

在役PC斜拉桥合龙段拆除的整体稳定性分析

合龙段置换加固技术是解决在役PC斜拉桥合龙段失效问题的新途径,而原合龙段的拆除后的全桥整体稳定性问题是不可忽视的,在合龙段拆除施工前必须进行分析并确认,以保证拆除施工的结构安全.应用结构稳定性原理,采用空间有限元分析,计算了天津永和大桥合龙段拆除前后的弹性屈曲安全系数,考虑结构几何和材料非线性,计算了全桥结构非线性稳定安全系数.非线性分析结果表明,合龙段拆除前,全桥结构具有较高的稳定性,其安全系数满足规范要求,而合龙段拆除后,全桥结构稳定安全系数有所降低,是一个比成桥更加危险的状态,采取有效措施对全桥整体稳定性予以加强是非常必要的.     

基于杂交应力有限元法的壳体结构几何非线性分析

基于计及横剪效应的非线性弹性壳理论，建立了Ｒｅｌｓｓｎｅｒ型的增量Ｔｏｔａｌ Ｌａｇｒａｎｇｅ变分泛函，由此建立了杂交应力有限元列式，数值分析表明，该列式在壳体的几何非线性和后屈曲分析中都有效好的收敛性和计算精度。     

考虑初始缺陷的动车组铝合金车体结构稳定性分析

基于非线性有限元分析技术,研究带有初始缺陷的动车组铝合金车体结构承载能力.首先,在研究结构稳定性数值分析理论的基础上,归纳总结出基于子结构法进行动车组铝合金车体稳定性分析的技术流程;其次,在EN12663中载荷作用下,对某动车组铝合金车体结构进行线性稳定性分析,指出车体屈曲因子较低部位为底架检查孔结构区域;然后,运用子结构技术,考虑不同初始缺陷对车体进行非线性稳定性分析,获得底架检查孔结构区域的临界载荷分别为1 350和1125 k N,均低于该区域的线性屈曲临界载荷.建议当类似动车组车体结构线性稳定性分析的屈曲因子较低部位为薄板结构时,应进行非线性稳定性分析.     

波纹钢腹板的剪切屈曲荷载影响因素分析

采用有限元方法进行了非线性剪切屈曲分析,计入材料非线性和几何非线性,分析对波纹形状、腹板外形尺寸和波纹钢腹板的剪切屈曲荷载影响的因素。     

连续扁平薄壁钢箱梁人行天桥有限元对比分析

采用"板壳元法"对某扁平薄壁钢箱梁人行天桥进行有限元分析,并将计算结果与"梁格法"分析计算结果比较。结果表明:两种有限元模型分析结果拟合较好。相比较,"板壳元法"有更好的模型深度,当结构体系简单时,宜优先采用"板壳元法"。     

结构-声辐射功率灵敏性分析与应用研究

分析了外载荷下的连续结构体的声辐射功率灵敏度和声辐射优化问题．结构的频率响应采用有限元法处理,声辐射问题用边界元法来分析．结合泰勒展开式,将结构-声辐射功率灵敏度信息应用于结构-声辐射优化分析中．在数值计算中,以水中双层加肋圆柱壳结构的声辐射优化问题为例进行数值分析,验证方法的可行性和有效性．     

单层短程线网壳的优化设计

以短程线网壳的总质量为目标函数,以网壳的网格数、矢高、杆件截面面积和节点体积作为优化设计变量,采用一维搜索法与相对差商法相结合的序列两级优化方法进行截面优化设计。对不同跨度、不同矢跨比和不同网格划分密度的多个单层短程线球面网壳结构进行了计算,用回归分析法得出网壳最优网格划分数量、矢跨比、杆件截面面积和节点体积。     

潜艇内置式调整水舱的有限元计算

内置式调整水舱属于耐压液舱,而耐压液舱是耐压结构中最复杂的结构.参照前苏联的“耐压液舱强度和稳定性的计算方法”,设计了单壳体潜艇的内置式调整水舱的新结构形式,确定了主要参数,并在耐压液舱承受与舷外水相等的压力时,对内置式调整水舱区域的耐压船体、耐压液舱壳板、实肋板等结构进行了有限元计算.     

Modified numerical model for simulating fluid-filled structure response to underwater explosion with cavitation

In this paper, a numerical method is established to analyze the response of fluid-filled structure to underwater explosion with cavitation and the validation of the method is illustrated. In the present implementation, the second-order doubly asymptotic approximation （DAA2） other than curved wave approximation （CWA） is used to simulate non-reflecting boundary. Based on the method, the difference between DAA2 non-reflecting boundary and CWA non-reflecting boundary is investigated; then, the influence of internal fluid volume and the influence of cavitation on dynamic response of spherical shell are analyzed. Compared with CWA non-reflecting boundary, DAA~ non-reflecting boundary treats added mass effects better. When the internal fluid is full, the displacement and velocity of spherical shell decrease, but, when the internal fluid is half, the displacement and velocity of spherical shell increase. The effect of cavitation is more obvious at the trailing point than at the leading point of spherical shell.     

混凝土箱梁的非线性分析

本文用一种新的高效壳体单元离散预应力混凝土箱梁，在较稀的网格划分下，考虑与时间无关的非线性因素，分析了预应力混凝土箱梁的结构行为。所涉及的非线性特性有：混凝土材料的正交各向异性本构；由混凝土开裂或压碎及钢筋屈服所引起的非线性。还考虑了混凝土开裂后的软化性质，计算结果与实验梁的量测值吻合较好。     

铁道车辆车轮扁疤故障检测技术综述

从铁道车辆车轮扁疤对轨道的冲击效应及其对车辆零部件造成的损伤出发,系统梳理了检测车轮扁疤的多种方案,对各类车轮扁疤故障检测方法特点进行了讨论,对比了不同检测方法的优缺点,对车轮扁疤故障检测技术体系的发展方向进行了预测。分析结果表明:车轮扁疤故障检测技术可分为车载检测法和地面检测法,其中地面检测法运用较为广泛;现阶段较为成熟的车轮扁疤检测技术按检测手段可主要分为轮轨冲击检测法、超声波检测法、噪声检测法、踏面位移法、振动加速度检测法、图像检测法、光学检测法、轨道电路中断法等;近年来,随着科学技术的发展,又涌现了如多普勒效应法、超声波回声定位法等;随着现代智能算法的进步,应用神经网络等智能算法对设备进行故障识别训练能大大简化设备开发进程和结构,智能算法或将成为车轮扁疤故障识别的主要发展方向;随着时间推移,检测设备的多故障集成化趋势越发明显,多故障检测集成化与功能多样化已是智能化检测设备发展的重要方向之一;未来,操作系统方面的提升也将主要集中于平台的人性化和智能化方面;检测体系建议由正线实时监测、车辆段入库精准检测、数据信息化平台三部分组成,未来发展方向会集中在装置简易化、算法精准化与操作智能化等方面。      

农业废弃物壳类物质在水处理中的应用和展望

壳类物质属于农业废弃物,是重要的可再生资源.首先对壳类物质的成分和结构进行了说明,进而综述了其在水处理中作为生物因载、吸附剂、过滤以及制备活性炭等方向的研究现状,最后指出了壳类物质在应用过程中存在的问题和今后的研究方向.     

基于平面壳单元的分阶段成形结构平衡方程

为探讨基于平面壳元的分阶段成形结构终状态的影响因素,建立了包含平面壳元无应力状态量的结构平衡方程.以等参平面壳单元为研究对象,建立了单元内任意一点的无应力状态量与单元高斯积分点处无应力状态量的关系;以单元的无应力状态作为零点计算结构的总势能,并根据最小势能原理,导出了包含平面壳元无应力状态量的结构平衡方程,获得了结构终状态与平面壳元无应力状态量的关系.分析结果表明,当结构体系、外荷载和边界条件一定时,如能保证壳元的无应力状态量一定,则结构的终状态是一定的,与分阶段成形过程无关.