留言板

尊敬的读者、作者、审稿人, 关于本刊的投稿、审稿、编辑和出版的任何问题, 您可以本页添加留言。我们将尽快给您答复。谢谢您的支持!

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

2002年  第19卷  第2期

显示方式:
基本方法
粘弹塑性理论在混凝土变形中的应用
冯明珲, 吕和祥, 林皋, 郭宇峰
2002, 19(2): 1-6.
摘要:
首先文章介绍了粘弹塑性统一本构模型的基本方程,根据混凝土的特点对统一本构模型进行了简化,简化后的模型对混凝土的无损伤段的变形模拟,取得了满意的结果。之后应用粘弹塑性统一本构模型对混凝土进行跳跃实验预测,同样获得了预期效果,证明粘弹塑性统一本构模型在混凝土的变形预测中的应用是成功的。
用杂交法改善应力解的新型复合材料层合板单元
岑松, 龙驭球, 姚振汉
2002, 19(2): 7-16.
摘要:
本文给出一种基于一阶剪切变形理论(FSDT)新型的、无闭锁的位移型四边形复合材料层合板单元TMQ20的列式;并根据Hellinger-Reissner变分原理,针对位移型复合材料板单元提出了一种新型应力杂交化后处理方法来改善单元计算应力的能力,使位移型单元可以简单和正确地预测层合板的应力,特别是层间横向剪应力的解。数值算例表明,经过改善的TMQ20单元具有位移型和杂交型有限元的双重优点,它不仅自由度少,列式简单,而且对位移和应力都可以得到高精度的结果,适用于从薄到中等厚度的复合材料层合板的计算。本文所提出的杂交化后处理方法的概念适用于改善任何种类的位移型单元的应力解。
拱结构双重非线性稳定分析的样条有限点法
张建民, 秦荣, 郑皆连
2002, 19(2): 17-21.
摘要:
本文提出利用样条有限点法来分析拱结构非线性稳定问题。用3次B样条函数来构造结构的位移模式,基于最小势能原理导出了拱式结构的单元刚度矩阵。分析中考虑了材料及几何非线性特征,计算公式简便,易于编程。依本文方法编制了程序,对一典型算例进行了分析。
无限域波动问题的有限元模型
刘天云, 刘光廷, 刘颖黎
2002, 19(2): 22-25.
摘要:
本文基于半解析波动方程,推导了无限域粘弹性人工边界单元。在有限元波动模型中,统一了节点计算稳定性问题;提出了合理的人工边界反射系数公式,为有限元模型提供了理论基础。SH波数值分析表明本文有限元模型具有多向波动透射能力。
转轴系统平稳随机地震响应的变异性分析
赵岩, 林家浩, 曹建华
2002, 19(2): 26-31.
摘要:
本文对于具有随机参数的线性转轴系统受平稳随机地面激励的问题,给出了求解其随机响应方差变异性的计算方法。由于先用虚拟激励法将平稳随机激励转化为确定性的简谐激励,使双随机问题精确地转化为单随机问题,使求解过程简便有效。
基于双剪统一强度理论的轴心受压钢管混凝土承载力的研究
赵均海, 顾强, 马淑芳
2002, 19(2): 32-35.
摘要:
从双剪统一强度理论出发,推导出钢管混凝土核心混凝土抗压强度的计算公式,进行了钢管混凝土试件的轴心抗压试验,得出了其荷载变形曲线及极限荷载,并进行了钢管混凝土承载力的理论计算,所得理论结果与试验结果基本一致,说明双剪统一强度理论对于钢管混凝土的理论计算有非常好的适用性,为钢管混凝土的分析计算提供了一定的理论依据。
模拟软弱夹层动力特性的薄层单元及其工程应用
金峰, 邵伟, 张立翔, 徐艳杰
2002, 19(2): 36-40.
摘要:
在有厚度的Goodman单元模型基础上,借鉴Desai构筑接触面单元的思想,提出了一种能够模拟夹层静、动力特性的薄层单元。在求解过程中,利用混合迭代,比较高效率地实现了超余应力调整与嵌入调整统一迭代,加快了迭代速度,为工程应用奠定了基础。利用这种夹层单元对某重力坝的抗震稳定进行了分析,分析结果表明该重力坝的动力稳定由坝前的软弱夹层T32-3控制,抗震安全系数约为2.50。
预应力索膜结构的D.R法找形分析
张华, 单建
2002, 19(2): 41-44,5.
摘要:
本文应用动力松弛法(D.R)对预应力索膜结构进行了找形分析。选择平面形状作为初始试形状并用平面膜元代替一般文献中D.R法使用的虚设索元,得出了索膜结构在预应力态下的平衡形状分析方法。算例分析验证了该方法简便、实用,并且与索膜结构的静动力分析具有统一性。
不规则I型和L型横截面形状薄壁杆件的横向弯曲稳定分析
辛克贵, 王涛
2002, 19(2): 45-51.
摘要:
根据势能驻值原理,采用转换B3样条函数模拟杆件横截面的翘曲位移场,文[8]提出了用于分析在横向荷载作用下薄壁杆件稳定问题的样条有限杆元法。方法适用于任意横截面形状和任意边界条件的薄壁杆件,考虑了杆壁中面上剪切变形的影响,能很好地描述剪力滞后现象。本文讨论了不规则I型截面简支梁和L型截面简支梁的屈曲分析,数值算例的结果表明了方法的灵活性、精确性和有效性。
大跨度平屋面的风振响应及风振系数
陆锋, 楼文娟, 孙炳楠
2002, 19(2): 52-57.
摘要:
本文在有限元分析的基础上建立了大跨度平屋面结构在风荷载作用下的风振响应谱分析方法,并采用Davenport谱和由风洞试验得到的屋盖表面的平均风压分布系数计算了屋面的风振响应及风振系数。文中还深入探讨了屋面刚度、来流风速及风向等参数对大跨度平屋面竖向风振响应及风振系数的影响。计算表明:① 大跨度平屋面的竖向风振响应主要是由第一振型所支配,高阶振型对屋面板竖向风振响应的影响很小;② 屋面刚度及来流风速对大跨度平屋面的竖向风振响应影响比较大,但对位移风振系数的影响不太明显;③ 在工程设计中,建议采用位移风振系数来计算大跨度平屋面的等效静力风荷载。
考虑橡胶垫弹塑性性能及结构阻尼比变化的隔震结构动力分析
张玉良, 汪洋, 张铜生
2002, 19(2): 58-63.
摘要:
本文的主要工作:(1) 在一个通用的高层建筑空间动力分析程序HBTA[1]的基础上增加了铅芯叠层钢板橡胶垫的弹塑性本构关系,改进后的程序能够考虑橡胶垫在双向水平力作用下两个方向恢复力和位移相互耦合的弹塑性性能。(2) 为了反应橡胶垫隔震层与上部混凝土结构阻尼比不同的特点,本文还运用线性加速度逐步积分法和Wilson'θ法的基本原理,推导出了适用于隔震结构动力方程的逐步积分公式,该公式能够同时进行隔震建筑上部和下部两个子结构动力方程的时程反应计算。笔者对上述工作进行了程序实现和实例计算,结果表明考虑上部结构及橡胶垫隔震层不同阻尼比是完全必要的。
摩擦对机械臂运动的影响
樊世超, 丁文镜, 陆明万
2002, 19(2): 64-67,8.
摘要:
本文以平面运动的三关节机械臂为例,建立它的力学模型和动力学方程。采用D. A. Haessig. Jr等提出的重新定位(Reset Integrator)摩擦模型,用数值方法研究典型激励下机械臂运动的响应,比较不同参数情况的计算结果,发现摩擦力对运动的影响大小不仅取决于摩擦系数的大小,而且与关节传动刚度、驱动速度和重力均有密切关系。
桥梁风致颤振临界状态的全域自动搜索法
华旭刚, 陈政清
2002, 19(2): 68-72.
摘要:
本文进一步完善了桥梁风致颤振三维分析的多模态参与单参数搜索M-S法:实现了无量纲风速范围内多个可能颤振形态的全域自动搜索;构造了考虑结构阻尼的自动迭代法;分析过程不需任何人工干预。文末虎门桥算例展示了本文方法的优点:计算过程不需人工干预,计算结果稳定。改进后的方法已在作者开发的大跨度桥梁空间静动力分析NACS程序的Windows版本中实现。桥梁设计人员可以直接应用NACS程序方便快捷地预测桥梁的颤振临界风速,也可供桥梁抗风研究应用。
基于离散小波变换的滑移隔震结构非平稳随机响应计算
樊剑, 唐家祥
2002, 19(2): 73-77.
摘要:
将地震地面运动模拟成非平稳随机过程,基于离散小波变换得到地面运动离散小波系数的统计值,并以此作为输入,使用等价线性方法获得了滑移隔震结构在非平稳地震作用下的均方滑动位移和速度反应。通过计算实例与Monte-Carlo法的计算结果进行对比,验证了本文方法的正确性。最后,给出了这种结构的最大滑动位移响应随滑移面摩擦系数的变化曲线,可供设计时参考。
具有非线性不对称支承的弹性梁系统的冲击响应
朱怀亮, 陈荣康
2002, 19(2): 78-82.
摘要:
研究具有多个非线性、不对称支承和阻尼器约束下的弹性梁系统的冲击动力学响应,利用分段线性化方法近似模拟弹性约束的非线性刚度和阻尼特性,根据Hamilton原理和假设振型方法建立系统的运动方程,应用动量平衡方法描述冲击过程中的瞬态作用力与广义速度增量的关系,分别以横向冲击和突变荷载为例,数值模拟了系统的冲击瞬态响应,分析了支承约束的非线性特性对系统动力学响应的影响。
大型水平轴风力发电机桨叶稳定性研究
王介龙, 陈彦, 薛克宗
2002, 19(2): 83-86.
摘要:
大型水平轴风力发电机桨叶为流-刚-柔耦合的周期时变多体系统。本文暂未考虑风载荷,分析了重力载荷和桨叶预锥角、转速等因素的变化对稳定性的影响。力学建模中,考虑了桨叶挥舞、摆振、扭转和轴向运动以及根部铰的挥舞、摆振和变矩等刚体运动。利用有限元法形成5节点18自由度的刚-柔混合梁单元模型,应用Hamilton原理建立桨叶动力学方程,求得对应的摄动方程,采用Newmark隐式积分方法求解。根据Floquet理论判断运动稳定性,计算了相关转换矩阵的特征值。结果表明预锥角对桨叶运动稳定性影响不容忽视。在通常的工况下,桨叶能够稳定地运转。
空间最佳N冲击过渡的系统方程
吴玉良, 李守巨
2002, 19(2): 87-89.
摘要:
在时间任意的椭圆轨道过渡中,最佳过渡不是中间推力弧,而是冲击过渡。冲击过渡的研究,对于实际发射中选择最佳推力段有重要的指导意义。由Breakwell创立的极值曲线法利用现代控制理论,从端轨道出发建立起最佳N-冲击过渡的极值曲线场,是一种有力的数值手段。要把极值曲线法从平面推广到空间,关键是要解决两个问题:得到系统方程及相关的伴随系统积分。本文在所选五维相空间中,通过对经典公式,偏心率矢量及角动量方向单位矢量的分析及投影变换,导出了冲击过程中空间最佳N冲击过渡(时间任意)的系统方程,从而解决了两个关键问题之一。
微粒混凝土受压应力应变全曲线试验研究
杨政, 廖红建, 楼康禺
2002, 19(2): 90-94.
摘要:
采用一种特制的刚性辅助装置,进行了微粒混凝土和普通混凝土的应力应变全曲线试验研究,得到一系列应力应变曲线。对微粒混凝土和普通混凝土的立方体抗压强度与棱柱体抗压强度的关系、棱柱体抗压强度与峰值应力所对应应变的关系及棱柱体抗压强度与初始弹性模量的关系进行了分析,虽然微粒混凝土的力学性能与普通混凝土的力学性能存在一定的差别,但主要力学性能还是相似的,在模型试验中微粒混凝土是可以用来代替普通混凝土进行结构试验的。同时也验证了刚性辅助装置在测量微粒混凝土和普通混凝土的应力应变全曲线时的有效性。
分数指数模型的热力学分析及其应用
张为民, 张淳源
2002, 19(2): 95-99.
摘要:
本文论证了两种经典粘弹性固体模型的等价性并指出了其存在的问题。给出了热力学对分数指数模型 [1]参数的限制条件。计算与实验结果比较表明:因为该模型具有适当多的参数,采用同一组参数可以做到同时与同一材料的蠕变和松弛试验结果很好吻合;并能做到松弛模量和蠕变柔量的Stieltjes卷积近似等于单位阶跃函数;在很宽广的频率范围内能同时很好地模拟真实材料的存储模量和损耗模量。由于其计算速度快,能与大多数真实材料的性能实验结果相拟合,可以广泛应用于工程实际中的粘弹性静力和动力问题的计算。
多分形特性的子波分析及其在Rayleigh-Benard对流温度信号中的应用
傅强
2002, 19(2): 100-108.
摘要:
本文采用子波分析方法,首先对一给定信号的奇异性作了分析,然后利用子波变换极大模(WTMM)理论,对三分Cantor集的分形特性作了研究,在此基础上,将WTMM理论应用于Rayleigh-Benard对流的温度信号。研究结果表明,子波方法不仅能够准确判别出信号奇异点的位置,而且还能具体给出描述该奇异强度的Holder指数h(x)的大小;且能够给出描述奇异信号的分形(包括多分形)的各种参数,如hD(h)、τ(q)等。应用于Rayleigh-Benard对流温度信号后,发现温度信号是多分形的,它的多层次,多尺度的结构完全可由多分形谱反映出来,所得结果与采用测度理论中微元覆盖的方法得到的分形参数吻合较好。
导管架海洋平台结构模糊优化设计
封盛, 翟钢军, 徐发淙
2002, 19(2): 109-114.
摘要:
考虑约束条件边界的模糊性,建立了导管架海洋平台结构模糊优化设计模型。对模糊优化模型中的设计变量、目标函数和约束条件进行了模糊处理。针对导管架海洋平台的特点,用模糊优选法确定约束条件边界容差系数,由界限搜索法求解模糊约束集和模糊目标集之交集的最优水平截集λ*,进而求得模糊优化问题的最优解。以胜利油田埕北11#井采油平台为例进行了模糊优化设计,并与确定性优化设计相比较,分析了两种优化设计中设计变量的走向及原因,算例结果还显示目标函数值比确定性优化设计值有较大幅度下降,说明考虑模糊因素进行优化设计的可行性和科学性。
16MnR钢疲劳可靠性分析单随机变量模型
洪延姬, 金星, 钟群鹏
2002, 19(2): 115-118.
摘要:
本文提出了采用一个随机变量描述疲劳裂纹扩展统计不确定性方法,并且通过极大似然方法和二阶矩方法进行疲劳可靠性分析。通过21个紧凑拉伸试件的疲劳试验,表明本文提出的方法满足工程中疲劳可靠性评估精度的要求。
RTM多孔注射工艺树脂流动过程数值模拟
李海晨, 王彪, 周振功
2002, 19(2): 119-123,.
摘要:
介绍了RTM工艺过程及特点,给出了树脂渗流控制方程。阐述了RTM工艺应用于大尺寸,高纤维含量构件时存在的主要问题。采用贴体坐标/有限差分法模拟了双孔注射情形下树脂渗流过程,给出了不同时刻树脂流动前沿曲线,计算网格及终止时刻压力场分布,确定了排气孔位置,计算结果与其它研究结果吻合良好。
复合材料高速船极限承载能力计算与可靠性分析
孙海虹, 陈念众, 张圣坤
2002, 19(2): 124-128.
摘要:
本文探讨复合材料高速船极限承载能力与可靠性。将Johnson梁柱极限强度公式推广应用于复合材料帽形加筋板格的极限强度分析,船体失效定义为船体所遭受的总纵冲击弯矩超过甲板/船底帽形加筋板格的极限强度。采用响应面法分析了复合材料高速船船体的可靠性,并计算了各随机变量的重要性因子和不确定性因子。文中给出的结论对复合材料高速船船体设计和进一步研究具有参考意义。
不同粗糙表面的圆柱风压分布试验研究
李会知, 樊友景, 吴义章, 李思堂
2002, 19(2): 129-132.
摘要:
通过风洞试验研究了不同表面粗糙度、不同雷诺数条件下二维圆柱的压力分布和阻力特性。结果表明:通过合理地增大表面粗糙度,在相对较低的风速下有效地模拟了圆柱的超临界绕流特性,满足了工程应用对超临界雷诺数的要求。
配有索系控制结构的大型射电望远镜悬索平衡张力的优化
魏强, 仇原鹰, 段宝岩, 保宏
2002, 19(2): 133-137.
摘要:
在新一代大型射电望远镜(LT)的悬索舱体系统中增加了抑制风激振动的结构控制索系。基于系统的非线性静平衡方程,通过最小二乘运算和优化策略,获得了适于伺服电机控制的索系平衡张力。分析结果为进一步得到各索杆单元的静应力,构造结构平衡时的非线性几何刚度矩阵,分析在静平衡初始条件下,结构控制索系对系统风振的抑制效果奠定了基础。
高速细长体理论在双体船运动计算中的应用
段文洋, 贺五洲
2002, 19(2): 138-142.
摘要:
给出一种基于高速细长体理论的预报排水型双体船在波浪上运动性能的数值方法。在高速细长体理论的定解条件中,自由面条件是三维的,而控制方程和物面条件则是二维的,所以高速细长体理论常被称为二维半理论。采用时域自由面Green函数将定解问题转化为物面上的积分方程,进而求解水动力系数和船舶运动方程。对NPL系列双体船型的运动性能作了理论预报,并与实验结果和用切片法的理论预报结果作了比较。比较结果表明,高速细长体理论的预报结果与试验结果相当接近,而切片理论运用于双体船时,由于受到纯二维假定的限制,在某些离散频率出现水动力干扰现象,导致运动预报偏离试验结果。
框架结构智能主动控制的研究
周星德, 汪凤泉, 韩晓林
2002, 19(2): 143-146.
摘要:
针对框架系统所具有的复杂性、不确定性、大柔度等特点。建立在系统可控性格拉姆矩阵与可观性格拉姆矩阵相等的基础上,为保证系统控制的顺利实现,本文采用了基于内平衡理论的模型降阶方法,取可控度较大的几阶模态进行控制。首先对系统进行离散进而进行控制。本文中,控制方案采用了能够控制不精确模型及未知外力情况下可以达到较好控制效果的广义预测控制。本文最后给出了计算实例。算例表明这一方法是有效的。
多层结构模型在龙滩碾压混凝土坝应力分析中的应用
庞作会
2002, 19(2): 147-153.
摘要:
本文提出一种设想棗采用多层结构模型分析碾压混凝土坝的应力特点。在详细推导多层结构模型弹塑性公式的基础上,制定反映该模型特点的非线性计算方法;针对龙滩大坝的情况,提出碾压混凝土层面法向刚度的确定方法,进而对龙滩大坝的应力进行计算分析。结果表明,多层结构模型在高碾压混凝土坝的应力分析中具有一定的应用前景。
碳纤维套箍约束混凝土的应力--应变关系
肖岩, 吴徽, 陈宝春
2002, 19(2): 154-159.
摘要:
介绍了72根碳纤维套箍约束的混凝土圆柱体的轴压试验结果。试验参数包括素混凝土强度、套箍厚度与材料类型。在对试验结果分析的基础上,提出了一个经改进的高强组合材料约束混凝土的本构模型,并对模型的参数进行了分析。
SMA混杂复合材料单层的被动阻尼
任勇生, 秦惠增
2002, 19(2): 160-164.
摘要:
由形状记忆合金纤维、普通纤维、基体构成的混杂复合材料是一类用途广泛的智能材料结构系统。阻尼性能研究是结构被动振动控制的一项重要研究内容。本文采用混杂复合材料阻尼预测的细观力学理论计算SMA纤维混杂复合材料单层的阻尼特性。首先计算包含普通纤维和基体材料的复合材料介质的阻尼性能,其次计算由横观各向同性介质和SMA纤维构成的混杂材料的阻尼性能。通过计算实例分析SMA纤维混杂复合材料单层的正轴阻尼特性及其偏轴阻尼的特性随SMA纤维体积含量、纤维铺设角等参数改变的规律。
空间机器人姿态与末端抓手协调运动的鲁棒自适应控制
陈力, 刘延柱
2002, 19(2): 165-170.
摘要:
本文讨论了载体姿态受控、位置不受控制的漂浮基空间机器人协调运动的控制问题。借助于虚拟扩展系统的输入与输出,得到了一组关于惯性参数呈线性函数关系的系统控制方程。以此为基础,针对空间机器人系统中不确定参数与未知参数并存的复杂情况,设计了载体姿态与末端抓手惯性空间轨迹协调运动的鲁棒自适应控制方案。利用两杆空间机器人系统进行了系统仿真运算,仿真结果证实了上述控制方案的有效性。由于对系统待估计参数作了分类,并充分利用系统信息对系统不确定参数采用保持鲁棒性而不是在线估计的方法,提到的控制方案具有计算量小的优点,有助于缓解机载计算机运算能力有限的矛盾。