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2001年  第18卷  第3期

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基本方法
灾害荷载下结构体系失效模式的相关性及可靠度计算
李刚, 程耿东
2001, 18(3): 1-9.
摘要:
本文通过引入荷载粗糙度指标,根据有关统计参数讨论了灾害荷载的特性,研究了灾害荷载下结构体系失效模式的相关性及可靠度的近似计算方法,得到了以下结论:灾害荷载下结构体系的失效模式近似完全相关,结构体系可靠度由结构的最弱失效模式决定。
混凝土高层建筑抗震自控系列试验研究
戴航, 梁书亭, 丁大钧
2001, 18(3): 10-20.
摘要:
本文介绍东南大学10多名博士研究生对混凝土高层建筑中部件和结构进行的一系列抗震控制试验研究中的一部分内容——自控研究。所谓“自控”即不设置任何阻尼器而采取适当削弱某些截面以达到提高结构延性的目的,但不使极限承载力和使用荷载下的刚度降低过多;或增强某些截面即相对“削弱”另一些截面,以提高结构的延性,乃至提高结构的承载力。这些研究中已有两项在实际工程中得到应用。
位移型板单元内力解的杂交化后处理
岑松, 龙驭球, 姚振汉
2001, 18(3): 21-27.
摘要:
本文针对如何提高位移型板弯曲单元内力解的问题进行了一些探讨,在总结位移型和杂交型有限元的特点基础之上,提出了利用杂交元原理对位移型单元内力解进行重算的后处理方案:首先由位移型板元求出单元结点位移;其次假设满足平衡方程的单元内力场,并利用杂交能量泛函原理确定其与单元位移之间的联系,进而求出单元内力解。数值算例表明,本文所提出的方法可以明显改善多种板弯曲单元内力解的性态,使单元在获得较精确的位移解的同时,又可获得较好的内力解,而且又不使单元列式过于复杂。本文为改善位移型有限元的内力和应力解提供了一条可行的新途径。
非线性分析广义增量法算法研究
陈务军, 董石麟, 付功义, 周岱, 胡继军
2001, 18(3): 28-33,4.
摘要:
本文推导出广义增量法极值点与非临界点的统一形式解,首次指出增量解与增广矩阵零空间基的关系,从而可直接由零空间基得到增量解。首次研究了在Matlab IDE环境下,基于广义增量法的非线性有限元分析实现方法,指出其在数值分析中类似位移增量法的特征。最后,数值分析算例结果表明了该算法与程序的正确性和有效性。
弧长法中初始荷载增量参数符号确定准则的改进
李元齐, 沈祖炎
2001, 18(3): 34-39.
摘要:
在结构非线性全过程跟踪分析中,弧长控制类方法由于其概念简单明了、计算方便可靠,目前已成为一种最主要的跟踪技术。在该方法的使用过程中,初始荷载增量参数符号的确定非常重要,它决定了当前跟踪分析是向前还是返回(Tracing-back)。本文在比较现有准则的基础上,提出了一种依据当前刚度参数进行判定的新准则,并以两个经典算例为例进行考证,其中一个算例同时存在跳跃(Snap-Through)及跳回(Snap-Back)现象且具有分枝路径。分析结果表明,该准则简单实用,在跟踪复杂失稳过程中是非常有效的,具有很好的适用性。
粘弹性分数阶导数模型的有限元法
李卓, 徐秉业
2001, 18(3): 40-44.
摘要:
本文给出了粘弹性分数阶导数模型的有限元格式,并用模态分析的方法进行了运动方程解耦。用Laplace变换及其反变换,解析地计算了解耦后单自由度系统的时域和频域响应。时域响应被分为极点部分和截断部分,它们分别代表短期内的衰减振动和长时间内的缓慢恢复效应。以一维杆件为例,对有限元算法和解析解做了对比,分析了响应精度与单元个数的关系。结果表明用有限元法计算的位移接近解析解,而要得到准确的高频加速度响应,则需要划分许多单元格。
正交异性矩形薄板自由振动的一般解析解
黄炎, 唐羽章, 徐小利
2001, 18(3): 45-52.
摘要:
本文建立了正交异性矩形薄板自由振动横向位移函数微分方程的一般解。可用来求解任意边界矩形板的振动问题。作为例题,计算了复合材料悬臂层合板的频率。其结果与试验值基本吻合。
合肥电视塔TMD风振控制的响应分析
蔡丹绎, 徐幼麟, 李爱群, 张志强, 高赞明, 程文瀼, 何建平, 王建磊, 周屹
2001, 18(3): 53-60,8.
摘要:
本文进行了合肥电视塔风振响应分析,探讨了电视塔人体舒适度设计准则。计算表明,电视塔上塔楼的加速度响应大大超出了容许的最大加速度限值。因此,利用塔上60t重的生活、消防用水箱作为调频质量阻尼器(TMD)。通过在频域内大量的TMD参数研究,确定TMD的优化参数。研究结果表明,具有最优参数TMD可以显著提高电视塔的人体舒适度性能,上塔楼的加速度响应下降了49%。在此基础上,本文提出了TMD优化参数的选择路线,结合受控和未控结构的响应比与频率比和TMD阻尼比的关系曲线,采用图解法确定了满足减振要求的TMD优化参数。
非线性最优化问题的一种混合解法
王登刚, 刘迎曦, 李守巨
2001, 18(3): 61-66.
摘要:
把BFGS方法与混沌优化方法相结合,基于混沌变量提出一种求解具有变量边界约束非线性最优化问题的混合优化方法。混合算法兼顾了混沌优化全局搜索能力强和BFGS方法收敛速度快的优点,成为一种求解非凸优化问题全局最优的有效方法。算例表明,当混沌搜索的次数达到一定数量时,混合优化方法可以保证算法收敛到全局最优解,且计算效率比混沌优化方法有很大提高。
建筑结构振动控制的趋近律滑移模态方法
赵斌, 吕西林, 吴敏哲, 梅占馨
2001, 18(3): 67-73.
摘要:
本文应用变结构滑移模态控制理论中控制律设计的趋近律方法,对地震作用下建筑结构的振动控制问题进行了系统研究,推导了基于指数趋近律和幂次趋近律的变结构控制律表示式,讨论了最大控制力受到限制时控制力的确定方法。算例对比分析结果表明,本文控制方法能有效地减小结构的地震响应,具有较好的工程应用前景。
几何边界随机的建筑物的摄动随机内力分析
张华, 单建, 黄靖
2001, 18(3): 74-80.
摘要:
本文针对开采区建筑物下岩层地表移动变形的随机性,研究了地基底部移动变形的随机性对结构附加内力的影响。考虑地基-基础-上部结构的共同作用,在讨论地基底部变形随机场的基础上,将几何边界随机的摄动随机有限元方法用于计算建筑物的附加应力。算例分析表明该方法使采动区建筑物受力分析更趋完善和准确,为抗变形建筑物优化设计及其加固、保护奠定了基础。
两种升温-加载途径下钢筋混凝土压弯构件受力性能的试验及分析研究
杨建平, 时旭东, 过镇海
2001, 18(3): 81-90.
摘要:
本文对12根三面加温(800±50℃)的钢筋混凝土压弯试件进行了不同升温-加载途径的试验,研究了先升温后加载(T-N途径)与先加载后升温(N-T途径)两种途径下试件耐火性能的差别。在理论分析上,通过增量法非线性分析程序计算了试件截面的温度曲率、荷载-曲率关系及其极限耐火能力等,并由试验数据所验证。
各向异性层合板壳的弹塑性分析
王道斌, 胡荣
2001, 18(3): 91-96.
摘要:
用最小二乘配点法对各向异性层合扁薄壳体的弹塑性弯曲问题进行分析。文中以双五次样条函数为位移试函数,采用弹塑性增量理论和由Hill推广的Huber-Mises屈服准则,把材料塑性变形的影响作为等效荷载处理,从而使推出的基本迭代公式为一常系数线性代数方程组,然后用变步长增量加载和初应力法求解。算例证明该法收敛快、精度高,是一种简便、经济的分析方法。
循环载荷下层间界面反平面剪切破坏的解析解:1.卸载行为
沈新普, Zenon Mroz
2001, 18(3): 97-104.
摘要:
本研究利用“剪切梁”模型,研究了由定常侧压力和周期性的反平面剪切周期载荷共同作用下,层间界面的破坏规律。本文为本研究的第一部分,解析地给出了界面层上剪应力及位移场在卸载(反向加载)过程中的分布规律及演化规律。计算结果表明,由于裂纹前方损伤过程区的存在,卸载是非弹性的,伴随有损伤和摩擦两种耗散机制;另外,当卸载过程不能覆盖加载过程造成的损伤区时,会产生“应力锁死”现象,从而导致结构在以后的加载过程中可能产生冲击载荷。
钢纤维混凝土在低周反复荷载下力学性能的研究
邓宗才, 孙成栋
2001, 18(3): 105-110.
摘要:
对钢纤维混凝土棱柱体试件做了低周轴心压缩循环加、卸载试验,试验采用恒位移控制,通过试验和参数研究,提出了钢纤维混凝土反复加、卸载应力~应变曲线方程及计算变形的公式,这些数学表达式简便且可根据材料特性进行调整,具有较广泛的适应性。
广义多体系统动力学的速度变换矩阵综合法
王良明
2001, 18(3): 111-116.
摘要:
文中提出了广义多体系统和速度变换矩阵的概念,提出了一种新的加速度变换关系,以带不定乘子的拉格朗日方程为基础推导得到了求解复杂系统动力学问题的一种新方法,即广义多体系统的速度变换矩阵综合法。利用该方法,可根据无耦合广义体的动力学参数和系统的速度变换矩阵直接获得广义多体系统的动力学方程,其中不含拉格朗日不定乘子和约束反力,且方程中逆矩阵求解的维数等于系统的自由度数,因而有利于提高计算效率。该方法主要面向计算机实现程式化的算法,系统的动力方程可以由计算机自动完成运算,从而避免了繁琐的解析推导工作。
等强度多阶抽油杆柱参数的优化
路懿
2001, 18(3): 117-124.
摘要:
针对油田深油井实际工况,推导出计算抽油机井下多阶抽油杆柱任意点处的变形、应力计算公式。在此基础上采用降维法,以多级抽油杆柱体积为优化目标函数,在满足多阶抽油杆柱各阶杆柱最大应力相等的条件下,对多阶抽油杆柱各阶杆长、杆径和阶数做了优化计算,编出了相应的优化程序,并分析比较了多组计算曲线结果。旨在为设计合理的多阶抽油杆柱,减小抽油机的工作载荷提供依据。
大型多纵梁斜交渡槽结构受力特性
赵平, 唐克东, 刘祚秋, 陈文义, 李树瑶
2001, 18(3): 125-130.
摘要:
本文采用空间杆系有限元方法,旨在对同跨度斜交渡槽与正交渡槽进行计算对比,使对斜交渡槽受力特性有一个较为清晰的认识,从计算结果对比来看,斜交渡槽的内力较为复杂,是典型的组合受力构件。
复合材料大变形任意加筋板单元
章向明, 王安稳
2001, 18(3): 131-135,.
摘要:
本文构造了用于复合材料偏心加筋板状结构大变形分析的任意加筋板单元。在此模型中,肋骨可放置在板单元内任意位置和任意方向,因而在网格划分时,可不必顾及肋骨的具体位置。在板和肋骨的基本方程中,引用Von-Karman大变形理论计及大变形的影响,按照 Mindlin-Reissoner一阶剪切变形理论考虑横向剪切变形。任意加筋板单元具有和常规板单元相同的自由度。数值计算表明本文的有限元模型具有很高的精度。
基于非均匀方向向量近似积分法的结构系统可靠性评价
张良欣, 胡云昌
2001, 18(3): 136-144.
摘要:
本文提出了一种新的基于非均匀方向向量求解结构系统失效概率的近似积分法,给出了结构系统失效概率的近似积分公式。通过求解具体问题,证明该方法相当有效,适合于多破损模式、非线性安全边界的结构体系可靠性问题。