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2003年  第20卷  第1期

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基本方法
基于SOFM实例推理系统的结构选型
邢方亮, 王光远
2003, 20(1): 1-6.
摘要:
本文以大跨空间结构和高层建筑结构两类大型复杂结构型式优选为研究内容,建立了基于自组织竞争神经网络(SOFM)检索机制的实例推理系统,并应用于结构选型决策;采用面向对象的设计思想建立方案集,采用自组织竞争神经网络进行实例检索和匹配,形成了一套有效的计算推理体系.最后给出一个高层建筑结构方案生成的算例,说明系统的工作过程.
大面积混凝土梁板结构温度应力分析的徐变应力折减系数法
韩重庆, 冯健, 吕志涛
2003, 20(1): 7-14.
摘要:
本文对大面积混凝土梁板结构温度应力分析方法进行探讨,从混凝土徐变计算的龄期调整有效模量法(T-B法)出发,通过对比典型框架在混凝土收缩及温度变化作用下的弹性和徐变解析解,提出了框架结构约束系数和徐变应力折减系数的概念及计算方法,结合框架结构空间弹性有限元分析,得到了大面积混凝土梁板结构温度应力分析的徐变应力折减系数法.与现场长期测试结果的比较表明,该法计算简便,计算结果与测试结果有较好的一致性,可以满足工程设计精度要求.
一个基于膜板比拟理论的四边形双线性薄板单元
黄若煜, 郑长良, 姚伟岸, 钟万勰
2003, 20(1): 15-20.
摘要:
平面弹性与板弯曲的相似性理论为构造薄板单元提供了一条有效的新途径.根据这一理论,现有的平面弹性单元原则上可以转化为板弯曲单元.从平面弹性四节点双线性等参元Q4出发,根据相似性理论构造出一个新的四边形八自由度双线性薄板单元.该单元构造简单,节点自由度少,可以视为最简单的四边形薄板单元.数值结果表明,该单元能通过分片试验,满足坐标不变性,具有良好的收敛性和精度.是一个良好的低阶薄板单元.
考虑几何非线性的Pall型摩擦阻尼器滞回特性分析
吴斌, 张纪刚, 欧进萍
2003, 20(1): 21-26,4.
摘要:
从Pall摩擦阻尼器四连杆机构的几何非线性变形特征出发,分析支撑屈曲力、支撑刚度、滑动摩擦力对一种改进的Pall摩擦阻尼器T形芯板摩擦阻尼器的滞回特性以及支撑的受力特点的影响.一方面从分析方法上更严密地论证了T形芯板(或Pall)摩擦阻尼器的滞回特性不受支撑屈曲力影响这一结论.另一方面也揭示出一些新的规律:支撑的拉力在阻尼器起滑后并不保持为一常数,而是呈显著增加趋势;支撑的最大拉力与支撑刚度关系密切,相同摩擦力的条件下,支撑刚度越大,支撑的最大拉力越大.
斜拉桥桥面结构损伤位置识别的指标比较
孙宗光, 高赞明, 倪一清, 丁皓江
2003, 20(1): 27-31.
摘要:
以香港汲水门大桥为背景,应用高精度三维有限元模型,对斜拉桥桥面结构损伤位置识别的模态曲率指标、模态柔度指标和斜拉索张力指标进行了比较研究.主要比较了(1)在无噪声情况下,三损伤指标对各种不同损伤情况的识别效果;(2)三损伤指标对损伤程度的敏感性;(3)三损伤指标的抗噪声能力.获得以下结论:(1)曲率和柔度指标在损伤定位上对不同类型的损伤情况显现一定的互补性;(2)同曲率和柔度指标比较,索张力指标对不同的损伤程度呈现较好的稳定性;(3)对大多数损伤情况,柔度指标的抗噪性最好,曲率指标最差.
用Ritz法分析江阴悬索桥地震反应的影响
李志岭, 秦权
2003, 20(1): 32-36.
摘要:
江阴悬索桥采用钢加劲梁和钢筋混凝土桥塔,这使得阻尼在全桥中分布不均匀,导致主坐标系中的运动方程耦联.为了分析地震荷载作用下非经典阻尼对江阴桥的影响,用Lanczos过程生成的与外荷载相关的实Ritz向量,再结合拟力叠代法解江阴桥在地震作用下非经典阻尼动力反应.通过分析表明,非经典阻尼对江阴悬索桥的地震反应有明显的影响,用经典阻尼模型得不出准确的解.此外,通过与振型叠加法比较,此算法有明显高的计算效率.
结构随机振动混合控制整体优化
张旭红, 周云, 张善元
2003, 20(1): 37-41.
摘要:
建立了与随机振动主动控制等价的随机振动混合控制系统方程,选取混合控制中主动外加能源指标函数最小为优化目标,实现了在物理空间的随机振动混合控制整体优化;在对结构模态参数灵敏度分析的基础上,给出了模态空间内实现混合控制整体优化的方法.对受零均值平稳白噪声激励的建筑结构实施混合控制整体优化方案,计算结果表明当被动控制部分合理设计时,主动控制部分所需外加能源指标将显著下降.
两节点曲线索单元精细分析的非线性有限元法
杨孟刚, 陈政清
2003, 20(1): 42-47.
摘要:
从UL列式的虚功增量方程出发,引入索的基本假定,推导出了两节点曲线索单元切线刚度矩阵的显式;同时根据索的特性还导出了精确计算索单元索端力的表达式,从而建立起了一套完整的对拉索进行精细分析的非线性有限元法.应用本文方法,可进行大跨度悬索桥、斜拉桥以及张拉结构等的非线性有限元分析计算.算例结果表明,本文方法是精确有效的.
基于等参公式的三节点梁单元
陈麟, 张耀春
2003, 20(1): 48-52,6.
摘要:
为了提高非线性分析的计算精度和效率,详细介绍了基于等参公式的三节点梁单元,推导了这种梁单元考虑几何非线性的切线刚度矩阵,并给出了高斯积分点的分布.在此基础上编制有限元程序,考虑了单元的大转角、大位移和剪切变形的影响,并采用von-Mises屈服准则和Zeigler随动硬化法则考虑了材料非线性的影响.与试验结果和通用程序的对比分析表明,这种方法具有较高的精度和效率,并且能方便地用于变截面杆系结构的空间双重非线性分析.
可动节点复合单元的基本原理及在一维问题中的应用
石刚, 曾攀
2003, 20(1): 53-57.
摘要:
着重于开发一种以常规线性单元为基底,附加中间移动节点而构成的新型高精度的复合有限单元方法.移动节点复合单元法作为一种高精度有限单元法,通过调节中间可动节点的位置改变其单元内部的场分布,从而只需少量单元即可达到较高的计算精度.由于此种复合单元的中间移动节点的形函数采用计算机图形学常用的Bezier函数,故可简称为‘Bezier复合单元'(BCE).应用此Bezier单元对具有解析解的一维受分布载荷作用的等截面杆问题和受集中载荷作用的变截面杆问题进行模拟,并与解析解及采用常规有限单元法的模拟结果进行对照和分析.
混凝土弯冲板的破坏机构与极限强度
林旭健, 郑作樵, 钱在兹
2003, 20(1): 58-62,7.
摘要:
根据试验结果,建立了考虑弯曲变形的新的斜锥面冲切破坏机构,基于塑性极限分析理论,采用双剪应力强度准则,推导得到钢筋混凝土板斜锥面抗冲切荷载表达式,并提出冲切板的极限承载力由斜锥面实际抗冲切力和板抗弯能力二个部分组成.对国内外101个冲切试件的计算结果表明,理论值与实测值吻合良好.
估算高层建筑顺风向等效风荷载和响应的简化方法
叶丰, 顾明
2003, 20(1): 63-67.
摘要:
按通常的方法将高层建筑顺风向风荷载及风致响应分解为平均、背景和共振三部分.在合理简化的基础上提出了形式简单、与响应类型无关的背景和共振等效风荷载和响应的简化计算公式.两个典型数值算例的计算表明,该法精度很高,是一种很好的实用计算方法.
边界元分层总和法联合解厚筏基础
金康宁, 舒晓玲
2003, 20(1): 68-71.
摘要:
本文以无奇点边界元法分析地基厚板,而用分层总和法计算地基沉降,并将两者联系起来,即利用边界元法解出的厚板下的地基反力作为分层总和法的外力,从而求出地基的沉降.经过反复迭代,使之得出沉降计算数值相协调的最终结果.本方法结合两种算法的优点,易于编程,计算时间短,且适应性好,适于任意形状和多种边界条件的厚筏基础.
渐硬恢复力滑移体系稳态随机响应的解析预测
李大望, 霍达, 胡灿阳
2003, 20(1): 72-75.
摘要:
研究了渐硬恢复力刚性滑移结构在水平和竖向高斯白噪声地面作用下稳态响应的概率分布问题.以等效线性恢复力刚性滑移结构代替原系统并利用等效非线性系统法推得了替代系统稳态响应的联合概率密度函数解析解;最后通过蒙特卡洛模拟结果说明了本文所提方法的适用性.
积分型数字跟踪滤波法及其在转子动平衡中的应用
吴少波, 陆秋海
2003, 20(1): 76-79.
摘要:
以刚性转子现场动平衡为背景,提出了用于基频检测的积分型数字跟踪滤波法.本方法利用周期信号频谱离散的特点及三角函数的正交性,通过数值积分来计算基频信号的幅值与相位.本文给出了数值积分引入的基频信号幅值和相位的计算误差.在利用该法对基频检测进行数值仿真的基础上,本文还将该法成功地应用于多盘转子现场动平衡.研究结果表明,该法易于实现且计算精度较高:其幅值计算误差可比幅值计算值小两个数量级,相位计算误差满足工程中允许的相位误差要求.
基于复合形算子的基础支护桩优化设计智能算法研究
钟登华, 梅传书, 韩圣章
2003, 20(1): 80-85.
摘要:
本文通过遗传算法和传统复合形搜索法相结合,基于对遗传算法算子计算结构的调整,并将遗传算法与神经网络相结合,提出并研究了一种新的优化设计方法,协同求解复杂工程中的优化问题.并针对悬臂式支护桩的优化设计的数学模型,采用该算法进行了优化设计分析;计算结果表明,该算法可克服遗传算法最终进化至最优解较慢和人工神经网络易陷入局部解的缺陷,具有较好的全局性和收敛速度.
插值小波自适应求解层状介质波传问题
马坚伟, 杨慧珠
2003, 20(1): 86-90.
摘要:
利用多尺度插值小波理论,提出一种适合于求解一般边界层状介质波传问题的快速自适应配点算法.将问题放在多尺度插值空间中进行,其插值小波系数与物理空间点一一对应,可简单快速地处理非线性、边界等.使非均匀变化的响应得到自适应压缩存储,改善了计算效率.地震勘探中数值实例显示了方法良好的潜力.
钢管混凝土大偏心受压构件的徐变分析
郭薇薇, 王元丰, 韩冰
2003, 20(1): 91-95.
摘要:
在对钢管混凝土大偏心受压构件的力学特性和核心混凝土徐变进行分析的基础上,使用多轴应力状态下混凝土徐变及适用于不断卸载状态混凝土徐变的继效流动理论,研究钢管混凝土大偏心受压构件的徐变.通过确定初始条件和构件混凝土的徐变模型,建立计算构件徐变的方法并使用它对含钢率、偏心率及紧箍应力等构件徐变的影响因素进行分析.并引入迭代的方法对混凝土徐变的时效性质进行模拟.应用该方法得到的结果是合理的.
军盔舒适性研究
梁晓冬, 周宏, 戴诗亮
2003, 20(1): 96-100.
摘要:
从人机工程学的角度,分析了影响军盔舒适性的力学因素.研制专门的高精度测试装置,用以测量影响舒适性的力学参数,根据建立的人-盔模型,计算盔顶冲击力作用下盔和人的响应,研究悬挂系统的缓冲特性.用测量和计算的结果从客观角度进行了军盔的舒适性评价.建立模糊数学模型,提出了舒适性的主观评价方法并作了相应的实验.通过不同盔型舒适性的比较,为军盔的改进提供了主客观依据.
安装防振锤的分裂导线自由振动的有限元计算
何锃, 赵高煜
2003, 20(1): 101-105.
摘要:
提出了大跨越分裂导线的一种新型三维有限元模型,它可以直接处理安装防振锤的子导线.针对导线运动的小应变和小转角特点,结合间隔棒对导线的约束关系,推导建立了单元质量和刚度矩阵.应用获得的公式体系对实际大跨越分裂导线进行了自由振动计算,与实测结果比较,表明本文的方法和结果可靠、有效.
基于改进弧长法的层压复合壳后屈曲反应分析
赵桂平, 赵锺斗
2003, 20(1): 106-111.
摘要:
研究了层压复合壳在横向均匀外压作用下的后屈曲反应.应用全拉格朗日公式描述和9结点退化三维壳单元.提出了一种渐进破坏的模式,并且引入改进的弧长法用于非线性有限元分析.重点研究了不同铺设顺序及方向的层压复合壳后屈曲变形形态和破坏过程.数值计算结果的精度和稳定性得以证实.
椭圆异型挤压塑性成形映射理论及模腔优化解析
齐红元, 朱衡君, 邱成, 杨江天
2003, 20(1): 112-116.
摘要:
针对金属椭圆异型挤压塑性成形及模腔优化的理论课题,应用复变共形映射数学研究成果,利用奇偶点相互迭代的三角插值法和法线收敛法,将三维金属异型挤压塑性成形问题转化为二维轴对称成形问题,求解异型挤压模腔曲面函数,建立映射函数解析方法,推导椭圆异型材挤压金属塑性成形连续流动场和应变速度场的数学解析式,并应用金属塑性成形能量极值原理,进行异型材挤压模腔参数的优化,同时为精密快速地实现挤压模腔的CAD/CAM一体化目标提供技术支持.
基于格构模型的岩石类材料开裂数值模拟
杨强, 程勇刚, 张浩
2003, 20(1): 117-120,.
摘要:
采用二维格构模型模拟岩石类材料的开裂过程.格构模型将连续介质离散为由弹性杆或梁单元组成的二维格构网格,单元采用简单的本构关系和破坏准则,单元之间的参数可互有差异,以引入材料的非均质性.在外载作用下对整体网格进行线弹性分析,计算出格构中各单元的局部应力,超过断裂阈值的单元将破坏,材料的破坏过程通过单元的依次破坏来模拟.使用格构模型分析了单轴拉伸破坏和单边切口梁的剪切破坏.数值模拟结果表明,格构模型可作为岩石、混凝土类材料开裂分析的一种有效方法.
冻结壁融化阶段井壁破裂因素分析及防破裂措施研究
经来旺, 张皓
2003, 20(1): 121-126.
摘要:
文章通过对立井井壁破裂因素的分析及现代力学理论的应用,确定了冻结立井在冻结壁融化阶段井壁破裂的具体位置,并利用温度应力场理论及对井筒危险层面的研究,着重论述了温度变化对立井井壁强度的影响,建立了有关应力的计算解析式和考核井壁破裂的强度准则,最后通过对具体实例的分析,验证了上述理论的正确性和适用性.对工程现场及井壁设计均具有较大的指导意义.
MTMD系统抗震控制研究
刘保东, 朱晞
2003, 20(1): 127-130,.
摘要:
MTMD利用一组频率分布在结构被控模态频率周围的单TMD控制结构的振动,它可以克服单TMD控制效果不稳定,适用激励频带过窄的缺点.研究了多自由度结构附加MTMD后的频率响应特性,计算了不同频谱特性的地震激励下MTMD系统的时程响应.通过计算和分析表明,MTMD系统可以增大单TMD抗震控制的适用范围,增强控制效果的鲁棒性;MTMD系统的设计需考虑结构所处的建筑场地条件,并应根据结构的具体情况优化选择MTMD系统的参数.
饱和地基上刚性圆板的扭转振动
陈龙珠, 王国才
2003, 20(1): 131-136.
摘要:
用解析的方法首次研究了饱和地基上刚性圆板的扭转振动特性.首先运用Hankel变换求解饱和介质动力问题的控制方程,然后按混合边值条件建立了饱和地基上刚性圆板扭转振动的对偶积分方程,并把对偶积分方程化为第二类Fredholm积分方程.文末数值算例给出了动力柔度系数和扭转角幅值随无量纲频率的变化曲线,并与单相弹性介质情况进行了对比分析.数值结果表明:与经典的弹性介质上基础的振动特性相比,水相的存在对饱和地基上刚性圆板的扭转振动特性有一定的影响,且在共振频率附近可以减弱其振动,当土体渗透性较好时更是如此.
斜拉桥拉索模态耦合非线性共振响应特性
陈水生, 孙炳楠
2003, 20(1): 137-143.
摘要:
考虑拉索垂度及几何非线性的影响,导出了斜拉索的面内外耦合非线性振动方程.通过Galerkin方法,将偏微分方程化为常微分方程,用多尺度法对耦合方程求解,得出了面内外一阶模态耦合振动特性.对典型斜拉桥拉索进行了计算,结果表明:拉索可能产生1:1内共振,共振频率区间及振动幅值与索的垂度大小有关;索内阻尼对共振特性也有较大的影响;由于非线性的影响,响应幅值与初始条件有关.
索—拱杂交结构动力反应分析
王宏, 郭彦林, 崔晓强
2003, 20(1): 144-148.
摘要:
以中山大学风雨球场工程为实例,分析研究了索--拱杂交结构体系的自振特性以及结构的抗风、抗震性能.分析发现结构的自振频率呈密集型分布,结构的风荷载脉动响应十分显著,论述了索--拱杂交结构体系进行结构动力反应分析的重要性,通过分析得到了结构的风振响应系数,为结构设计提供了重要的参考资料.最后进行了结构时域内的地震反应分析,结构表现出良好的抗震性能.
一类平带驱动系统非线性振动的幅频特性
陈立群, 吴哲民
2003, 20(1): 149-152.
摘要:
采用解析和数值方法得到了一类平带驱动系统非线性振动的幅频特性.考虑由主动轮、从动轮、张紧轮和张紧臂构成的平带驱动系统基本力学模型,建立了系统的振动方程.推广平均法的基本思想到多自由度系统,导出了平均化方程,进而可得到了系统响应的幅频特性.针对具体算例,通过用数值方法直接积分系统振动方程,得到了系统的幅频特性.解析结果与数值结果定性一致,但也存在定量方面的误差.
小震作用下抗震结构时程可靠度计算方法
张新培, 陈颖
2003, 20(1): 153-156.
摘要:
采用杆系-层模型,将计算结构静力可靠度的改进虚拟变量法与常规有限元法及时程分析法相结合,建立了小震作用下结构时程可靠度分析方法.本文方法可考虑地震作用及结构参数的随机性以及地震作用与静载的共同影响,可确定小震全过程任一时刻结构各单元承载能力及结构侧向变形能力可靠指标)β(t).采用本文方法及Monte Carlo算法分析了一榀受小震作用的三层框架的时程可靠度.结果表明了本文方法的合理性与有效性.
结构-设备动力相互作用试验研究
李杰, 陈淮, 孙增寿
2003, 20(1): 157-161,.
摘要:
根据对6种不同类型的结构-设备组合模型体系在多维地震波作用下的振动台试验研究结果,具体分析了结构-设备组合体系的动力特性、结构与设备的抗震性能、对称结构体系与非对称结构体系的地震反应差别等问题,总结了结构-设备动力相互作用的一般特点.对结构-设备组合体系的抗震设计与进一步理论研究提出了若干建议.
用Mises屈服条件求内边界固支环板的极限荷载
刘福林
2003, 20(1): 162-165.
摘要:
对于环板的塑性极限分析,通常应用最大弯矩极限条件.本文应用Mises屈服条件分析内边界固支环板在线性荷载与均布荷载共同作用下的极限荷载.考虑到Mises屈服条件的非线性,文中采用加权余量法进行分析.根据环板屈服时弯矩的边界条件和平衡方程,选取合适的试函数,并用加权余量法中的子域法进行求解.针对线性荷载的不同分布形式,给出极限荷载的计算公式与数值结果,画出极限荷载的影响曲线,并与最大弯矩极限条件的数值结果进行了比较,说明本文结果是合理的.
大型结构试验和结构监测中的数据采集系统
华燕, 王际芝, 黄勇
2003, 20(1): 166-170.
摘要:
结构试验和结构监测正在向大型化和复杂化发展,与之配套的数据采集系统也要能满足它们不断增长的需求.清华大学土木工程系开发了适用于土木工程结构试验与监测的集成数据采集系统 IMPDAS,它具有测点多,速度快,功能全等优点.它的任务,不仅仅是记录数据,而是集成并且管理数据,将各种数据信息有条理,有重点地反馈给试验者.本文将讨论计算机在大型结构试验和结构监测的数据采集及数据处理分析等方面的应用.