1999年 第16卷 第2期
1999, 16(2): 1-15.
摘要:
本文采用四边形面积坐标,利用假设剪切应变场方法和广义协调理论构造出一个具有12个自由度的四边形厚薄板通用弯曲单元TACQ。基本思路如下:首先从Mindlin厚板理论出发,独立假设剪应变场和挠度场,而转角场则由挠度场和剪应变场导出;其次,单元剪应变场是先按Timoshenko厚梁理论确定单元各边剪应变,然后在单元内进行合理插值导出;第三,单元挠度场是根据单元角点处挠度的点协调条件以及单元各边挠度和法向转角的平均协调条件导出。这个方法有两个特点,(1)由于满足点协调和边协调的广义协调条件,故能保证收敛;(2)由于在薄板情况剪应变退化为零,故不出现剪切闭锁现象。数值算例表明:该单元具有精度高,收敛性和可靠性好,对网格畸变不敏感,无剪切闭锁现象等优点;适用于从极薄板到厚板较大的范围。
本文采用四边形面积坐标,利用假设剪切应变场方法和广义协调理论构造出一个具有12个自由度的四边形厚薄板通用弯曲单元TACQ。基本思路如下:首先从Mindlin厚板理论出发,独立假设剪应变场和挠度场,而转角场则由挠度场和剪应变场导出;其次,单元剪应变场是先按Timoshenko厚梁理论确定单元各边剪应变,然后在单元内进行合理插值导出;第三,单元挠度场是根据单元角点处挠度的点协调条件以及单元各边挠度和法向转角的平均协调条件导出。这个方法有两个特点,(1)由于满足点协调和边协调的广义协调条件,故能保证收敛;(2)由于在薄板情况剪应变退化为零,故不出现剪切闭锁现象。数值算例表明:该单元具有精度高,收敛性和可靠性好,对网格畸变不敏感,无剪切闭锁现象等优点;适用于从极薄板到厚板较大的范围。
1999, 16(2): 16-21,6.
摘要:
本文研究了高层建筑风致动态响应中的背景响应。首先推导了结构风致动态背景响应的计算公式,然后在此基础上指出了传统的计算高层建筑风致动态响应方法的实质和适用条件,并给出了本文方法与传统方法对比的算例。研究表表,当背景响应占结构的整个动态响应的比例较大时,用传统方法计算高层建筑的背景响应将产生不能忽视的误差。
本文研究了高层建筑风致动态响应中的背景响应。首先推导了结构风致动态背景响应的计算公式,然后在此基础上指出了传统的计算高层建筑风致动态响应方法的实质和适用条件,并给出了本文方法与传统方法对比的算例。研究表表,当背景响应占结构的整个动态响应的比例较大时,用传统方法计算高层建筑的背景响应将产生不能忽视的误差。
1999, 16(2): 22-28.
摘要:
本文探讨多柔性体系统动力学的一种新的数值仿真方法一多体有限元方法(Multibody Finite Element Method,MUFEM)。MUFEM以有限元方法为基础,综合区域分解法(DDM)和非连续体变形分析方法(DDA)的主要优点。MUFEM的主要特点是: 1)构造边界网格描述系统动态变化的拓扑几何关系; 2)采用FEM模型和类似子结构的方法分析多柔性体系统的动力学特性; 3)各子块之间可能接触边界的非连续性用 Lagrange 乘子处理; 4)摩擦接触问题用非线性数学规划方法求解。算例表明, MUFEM能很好模拟多柔性体系统的运动以及相互之间的作用,有良好的发展前景。
本文探讨多柔性体系统动力学的一种新的数值仿真方法一多体有限元方法(Multibody Finite Element Method,MUFEM)。MUFEM以有限元方法为基础,综合区域分解法(DDM)和非连续体变形分析方法(DDA)的主要优点。MUFEM的主要特点是: 1)构造边界网格描述系统动态变化的拓扑几何关系; 2)采用FEM模型和类似子结构的方法分析多柔性体系统的动力学特性; 3)各子块之间可能接触边界的非连续性用 Lagrange 乘子处理; 4)摩擦接触问题用非线性数学规划方法求解。算例表明, MUFEM能很好模拟多柔性体系统的运动以及相互之间的作用,有良好的发展前景。
1999, 16(2): 29-36,1.
摘要:
本文介绍了四种钢骨混凝土构件正截面承载力计算方法。其中两种理论方法相对较精确,但计算复杂,不适于在工程中应用。简单叠加方法虽计算方便,但在某些范围内却过于保守。本文作者建议的方法其计算结果与理论结果吻合较好,且计算也较为简便,便于在工程中应用。本文对这四种方法进行了比较,并用例题说明有关方法的计算步骤。
本文介绍了四种钢骨混凝土构件正截面承载力计算方法。其中两种理论方法相对较精确,但计算复杂,不适于在工程中应用。简单叠加方法虽计算方便,但在某些范围内却过于保守。本文作者建议的方法其计算结果与理论结果吻合较好,且计算也较为简便,便于在工程中应用。本文对这四种方法进行了比较,并用例题说明有关方法的计算步骤。
1999, 16(2): 37-44.
摘要:
假定了适用于分析四面开洞核心筒体扭转特性的位移函数,推导了计算连梁剪力及核筒扭转角的简单公式。通过数例与 SAP84 结果比较表明: 本文方法简单而省时。
假定了适用于分析四面开洞核心筒体扭转特性的位移函数,推导了计算连梁剪力及核筒扭转角的简单公式。通过数例与 SAP84 结果比较表明: 本文方法简单而省时。
1999, 16(2): 45-51.
摘要:
本文建立了损伤理论与强度准则相结合的本构模型,在宏观裂缝出现以前用损伤力学理论及宏观裂缝出现以后仍考虑损伤用强度理论进行从损伤→开裂→破坏的全过程三维非线性有限元分析。结合实例计算,所得结果与其它软件分析结果有较好的可比性。
本文建立了损伤理论与强度准则相结合的本构模型,在宏观裂缝出现以前用损伤力学理论及宏观裂缝出现以后仍考虑损伤用强度理论进行从损伤→开裂→破坏的全过程三维非线性有限元分析。结合实例计算,所得结果与其它软件分析结果有较好的可比性。
1999, 16(2): 52-59.
摘要:
本文引入了相似非耦联系统和方程的概念。应用加权余量法于相似非耦联方程,建立了金属成形工艺相似非耦联系统的模拟势能原理和模拟余能原理。应用拉氏乘子法,据模拟势能原理和模拟余能原理,导出了广义模拟势能原理和广义模拟余能原理。给出了模拟势能原理的应用。这些模拟变分原理为在几何相似,但边界条件不同和本构关系也不相同的模型体和原型体之间实现力学场量的准确转换奠定了理论基础。
本文引入了相似非耦联系统和方程的概念。应用加权余量法于相似非耦联方程,建立了金属成形工艺相似非耦联系统的模拟势能原理和模拟余能原理。应用拉氏乘子法,据模拟势能原理和模拟余能原理,导出了广义模拟势能原理和广义模拟余能原理。给出了模拟势能原理的应用。这些模拟变分原理为在几何相似,但边界条件不同和本构关系也不相同的模型体和原型体之间实现力学场量的准确转换奠定了理论基础。
1999, 16(2): 60-64,2.
摘要:
本文通过变分法用余能驻值原理对复合材料层合箱的弯曲应力,挠度及剪滞效应进行了分析,给出了相应的计算公式,并将其与文献[1][2]中由最小势能原理所得的结果进行了对比分析。算例表明,三种计算结果基本一致,且与模型试验结果符合较好。
本文通过变分法用余能驻值原理对复合材料层合箱的弯曲应力,挠度及剪滞效应进行了分析,给出了相应的计算公式,并将其与文献[1][2]中由最小势能原理所得的结果进行了对比分析。算例表明,三种计算结果基本一致,且与模型试验结果符合较好。
1999, 16(2): 65-70.
摘要:
建立了无限平板椭圆形半露头裂纹线弹簧模型,由积分变换方法推导了问题的控制方程和应力强度因子表达式,给出了相应于表面裂纹及内埋裂纹的计算结果,通过与现有有限元解或交替迭代解比较,表明了解的良好性。由此说明半露头裂纹的线弹簧模型解也将是合理的可靠的。
建立了无限平板椭圆形半露头裂纹线弹簧模型,由积分变换方法推导了问题的控制方程和应力强度因子表达式,给出了相应于表面裂纹及内埋裂纹的计算结果,通过与现有有限元解或交替迭代解比较,表明了解的良好性。由此说明半露头裂纹的线弹簧模型解也将是合理的可靠的。
1999, 16(2): 71-78.
摘要:
针对大型工程建设中水泥混凝土场坪的ПасТернак地基上的 Reissner 弹性厚板弯曲问题,本文采用复级数方法将其转化为常系数偏微分方程组的边值问题,并首次得到了任意边界条件下的一般解析解。该解形式简单,计算方便、可靠。以板的中部、板边中部和板角部位承受局部载荷为例进行了分析验算,与己有的计算结果相比,计算结果相当满意。
针对大型工程建设中水泥混凝土场坪的ПасТернак地基上的 Reissner 弹性厚板弯曲问题,本文采用复级数方法将其转化为常系数偏微分方程组的边值问题,并首次得到了任意边界条件下的一般解析解。该解形式简单,计算方便、可靠。以板的中部、板边中部和板角部位承受局部载荷为例进行了分析验算,与己有的计算结果相比,计算结果相当满意。
1999, 16(2): 79-84.
摘要:
导出了广义洛仑兹力的具体表达式,建立了壳体的非线性轴对称磁弹性方程,并讨论了广义洛仑兹力对磁场和机械场共同作用下载流薄圆柱壳体的力学及电磁效应的影响。
导出了广义洛仑兹力的具体表达式,建立了壳体的非线性轴对称磁弹性方程,并讨论了广义洛仑兹力对磁场和机械场共同作用下载流薄圆柱壳体的力学及电磁效应的影响。
1999, 16(2): 85-92.
摘要:
本文给出一种求解圆锥薄壳线弹性变形的渐进传递函数方法。壳体的三个位移函数首先沿环向展开为 Fourier 级数,由此得到解耦的偏微分方程,它包括一个空间变量和一个时间变量。对时间变量进行 Laplace 变换后进一步将其简化为含复参数s的常微分方程,它的系数是坐标的函数。引入小参数ε=L／r0sinα,用摄动方法得到一组常微分方程,它可以用渐进分布传递函数方法求解。将各子锥段的解进行综合,构造出了由多段锥壳构成的组合壳体的传递函数解。文中给出了数值算例并与有限元的结果进行了比较。
本文给出一种求解圆锥薄壳线弹性变形的渐进传递函数方法。壳体的三个位移函数首先沿环向展开为 Fourier 级数,由此得到解耦的偏微分方程,它包括一个空间变量和一个时间变量。对时间变量进行 Laplace 变换后进一步将其简化为含复参数s的常微分方程,它的系数是坐标的函数。引入小参数ε=L／r0sinα,用摄动方法得到一组常微分方程,它可以用渐进分布传递函数方法求解。将各子锥段的解进行综合,构造出了由多段锥壳构成的组合壳体的传递函数解。文中给出了数值算例并与有限元的结果进行了比较。
1999, 16(2): 93-98,1.
摘要:
含裂纹金属板经复合材料补片胶接修补后的应力强度因子计算可分为两个阶段:首先假设复合材料补片胶接到一块没有裂纹的金属板上,根据广义平面应力的弹性包容理论计算胶接修补区内金属板上的应力值;其次在金属板上引入一条长度为2c的裂纹,并用近似方法估算裂纹尖端的应力强度因子和疲劳寿命。所得结果与有限元计算结果和疲劳寿命试验结果吻合较好。
含裂纹金属板经复合材料补片胶接修补后的应力强度因子计算可分为两个阶段:首先假设复合材料补片胶接到一块没有裂纹的金属板上,根据广义平面应力的弹性包容理论计算胶接修补区内金属板上的应力值;其次在金属板上引入一条长度为2c的裂纹,并用近似方法估算裂纹尖端的应力强度因子和疲劳寿命。所得结果与有限元计算结果和疲劳寿命试验结果吻合较好。
1999, 16(2): 99-106,.
摘要:
本文通过 18 根钢筋混凝土斜向受力压弯构件的试验研究和 98 根模型构件的非线性全过程分析,探讨了水平荷载的作用方向、轴压比、配箍率及纵筋布置方式等对钢筋混凝土压弯构件抗震性能的影响,分析了斜向受力压弯构件的扭转变形。
本文通过 18 根钢筋混凝土斜向受力压弯构件的试验研究和 98 根模型构件的非线性全过程分析,探讨了水平荷载的作用方向、轴压比、配箍率及纵筋布置方式等对钢筋混凝土压弯构件抗震性能的影响,分析了斜向受力压弯构件的扭转变形。
1999, 16(2): 107-113.
摘要:
通过模型试验研究了拼装式双柱桥墩帽梁一柱的插入式接头及新设计的预应力接头的抗震承载能力、滞回特性。在试验的基础上给出了接头极限承载力的简化计算公式,计算结果与模型试验结果吻合较好。并按现行规范对接头进行了抗震验算。
通过模型试验研究了拼装式双柱桥墩帽梁一柱的插入式接头及新设计的预应力接头的抗震承载能力、滞回特性。在试验的基础上给出了接头极限承载力的简化计算公式,计算结果与模型试验结果吻合较好。并按现行规范对接头进行了抗震验算。
1999, 16(2): 114-120.
摘要:
本文将模糊控制理论用于建筑结构地震反应的控制。将地震波加速度作为模糊控制器的输入变量,通过模糊推理运算,得到控制力的大小。在模糊控制器中使用了七条模糊控制规则,并考虑实际控制系统时间滞后,通过数值计算说明引入模糊推理运算后,控制系统的输入输出为非线性关系。模糊开环控制能有效地减小建筑结构的地震反应。
本文将模糊控制理论用于建筑结构地震反应的控制。将地震波加速度作为模糊控制器的输入变量,通过模糊推理运算,得到控制力的大小。在模糊控制器中使用了七条模糊控制规则,并考虑实际控制系统时间滞后,通过数值计算说明引入模糊推理运算后,控制系统的输入输出为非线性关系。模糊开环控制能有效地减小建筑结构的地震反应。
1999, 16(2): 121-126.
摘要:
采用双剪统一强度理论(俞茂宏,1991)求出了矩形板的塑性极限荷载的统一解,得出了不同参数b值对极限荷载的影响曲线,从而得出了一系列从 Tresca 的单剪屈服准则解到双剪应力屈服准则(俞茂宏,1961)的矩形板极限荷载。文献中己有的 Tresca 解为本文的一个特例。将其用于混凝土矩形板的极限荷载计算,得出了满意的结果。双剪统一强度理论可以给出更符合于各种不同材料特性的合理解。
采用双剪统一强度理论(俞茂宏,1991)求出了矩形板的塑性极限荷载的统一解,得出了不同参数b值对极限荷载的影响曲线,从而得出了一系列从 Tresca 的单剪屈服准则解到双剪应力屈服准则(俞茂宏,1961)的矩形板极限荷载。文献中己有的 Tresca 解为本文的一个特例。将其用于混凝土矩形板的极限荷载计算,得出了满意的结果。双剪统一强度理论可以给出更符合于各种不同材料特性的合理解。
1999, 16(2): 127-133,.
摘要:
采用改进的L-P法及伽辽金原理研究正交异性矩形板非线性的固有热振动,并讨论分析了温度、长宽比等因素对正交异性矩形板非线性固有热振动频率的影响。
采用改进的L-P法及伽辽金原理研究正交异性矩形板非线性的固有热振动,并讨论分析了温度、长宽比等因素对正交异性矩形板非线性固有热振动频率的影响。
1999, 16(2): 134-139,.
摘要:
本文针对塑性大变形有限元中静水压力计算精度低的问题,研究了三维八节点等参元的偏应力导数佳点,提出了一种改进的静水压力间接积分算法。将该算法应用于金属塑性成型过程的有限元模拟,较好地解决了大步长情况下应力计算精度低的问题。
本文针对塑性大变形有限元中静水压力计算精度低的问题,研究了三维八节点等参元的偏应力导数佳点,提出了一种改进的静水压力间接积分算法。将该算法应用于金属塑性成型过程的有限元模拟,较好地解决了大步长情况下应力计算精度低的问题。
1999, 16(2): 140-144,.
摘要:
本文在细观上将混凝土看成是由粗骨料颗粒与硬化水泥浆体组成的两相非均质复合材料,以随机颗粒模型代表混凝土的细观结构,研究了一种对随机颗粒模型结构进行全自动网格剖分的方法,采用适宜处理微裂纹行为的刚体一弹簧模型(Rigid Body Spring Model),探讨了预先存在的微裂纹对混凝土性能的影响,建立起混凝土的细观结构与宏观性能之间的关系,同时也对混凝土在拉伸荷载下的裂纹传播行为进行了研究。
本文在细观上将混凝土看成是由粗骨料颗粒与硬化水泥浆体组成的两相非均质复合材料,以随机颗粒模型代表混凝土的细观结构,研究了一种对随机颗粒模型结构进行全自动网格剖分的方法,采用适宜处理微裂纹行为的刚体一弹簧模型(Rigid Body Spring Model),探讨了预先存在的微裂纹对混凝土性能的影响,建立起混凝土的细观结构与宏观性能之间的关系,同时也对混凝土在拉伸荷载下的裂纹传播行为进行了研究。
