一种基于应力控制的金属薄壳结构变形修复方法研究

研究了一种基于应力控制的金属薄壳结构变形修复方法,通过应用该方法成功实现了飞机整体油箱金属结构变形故障的修复。该方法在能量原理研究的基础上,通过研究变形修复中的结构内应力控制,在变形部位施加反向应力,使变形的金属薄壳结构恢复至原始形貌,从而达到修复变形的目的。整体油箱作为典型的金属薄壳结构,在修复过程中还需要保证气动外形、隐身功能等飞机特有的功能特性,因此,该变形修复过程需要多结构系统协调平衡、多领域综合优化。在修复飞机整体油箱这一典型金属薄壳结构变形故障的实践过程中,研究基于应力控制的金属薄壳结构变形修复方法,实现了对整体油箱金属薄壳结构的变形修复,对金属薄壳结构变形修复的研究具有重要的指导意义,为相关领域的变形修复提供了新的思路。

基于有限元分析的双曲面薄壳结构索膜体系找形控制研究

薄壳结构是一种具有优秀的力学性能和优美外形的建筑形式,但其高难度的成形方法很大程度限制了它的发展。传统推土法和支模法存在很大的局限性,而新型的膜结构成形方法大大降低了大跨度复杂不规则曲面薄壳结构成形难度。基于薄壳结构的膜结构模板体系,以某大型室内双曲面滑雪赛道为对象,建立了索网骨架膜结构模型,利用有限元软件进行计算,以验证该索膜体系在薄壳结构模板上应用的可行性。所得出的结论和施工建议,可为薄壳结构模板技术的研究提供新思路。

利用植物根系形态形成机理的加筋薄壳结构拓扑优化设计

将自然界植物根系的形态形成机理应用于加筋薄壳结构加强筋分布设计方法的研究。将加筋薄壳结构加强筋的分布看成一个逐渐形成的过程,则此过程应能自适应于一定的工作条件,使结构逐步趋向具有最佳力学性能的最优结构,这样的过程和自然界中植物根系的形态形成过程具有一定的相似性。在对植物根系形态形成机理进行探讨的基础上,建立基于形态形成机理的加筋薄壳结构加强筋设计准则,即为了得到最小柔顺度结构,结构上的加强筋应沿着结构的应变能相对于加强筋断面积的设计灵敏度大的方向成长,且成长速度也与设计灵敏度成比例。以加筋薄壁圆柱壳结构为例进行加强筋的分布设计,用有限元法对设计结果进行验证。结果表明,提出的利用植物根系形态形成机理的结构拓扑优化设计方法比现有的方法简单高效,并且由于其设计结果是符合工程习惯的清晰加强筋分布,而不是模糊的密度分布,更有利于结构拓扑优化技术的实际应用。设计结果可作为进一步详细设计的初始优化模型。

薄壳结构失稳临界载荷的并行计算

以大型有限元分析软件为开发平台,研究了弹性结构屈曲分析的并行计算方法及软件实现,并针对大规模超级计算机的硬件环境编写了屈曲分析的并行求解程序;通过开发软件接口,将并行求解程序作为子模块嵌入串行有限元分析软件的求解序列中,并使其可直接调用;针对有限元前后处理器开发了风格一致的客户化界面,使并行计算的操作可视化。开发集成后的软件系统使串行有限元软件的前后处理能力与大规模并行机的高性能计算能力紧密结合,能够有效提高静力屈曲分析的规模和效率。

几种工程薄壳结构的分析及优化设计

利用美国MSＣ公司提供的ＣＡＥ软件对几种常见的工程壳体结构的应力分布及位移变形进行了分析．利用其便捷的前后处理软件 ＭＳＣ／ＰＡＴＲＡＮ建立了几何模型和有限元分析模型，利用ＭＳＣ／ＮＡＳＴＲＡＮ对模型进行了计算，得到应力分布和变形分布，并利用优化模块以质量最小为目标函数进行了优化得出质量最小的最佳设计．数值分析及优化结果便于工程实际应用．

混凝土薄壳结构有限元数值模拟

结合混凝土薄壳结构在某实际工程中的应用,采用通用的结构分析软件ANSYS对混凝土薄壳结构进行了数值模拟,主要分析了壳体受各种荷载、地震作用以及组合工况下的内力计算,最终得出了壳体结构受力性能合理、刚度较大等结论。

薄壳结构的向量式有限元屈曲行为分析

基于向量式有限元三角形薄壳单元的基本理论,推导力控制法和位移控制法的基本原理及在向量式有限元中的处理方式,以实现薄壳结构的屈曲和后屈曲行为分析。在此基础上编制薄壳结构的屈曲计算分析程序,并通过算例验证。研究结果表明:所编制的向量式有限元薄壳单元程序可以用于薄壳结构的静、动力屈曲和后屈曲分析,验证了理论推导和所编制程序的有效性和正确性。无需进行特殊处理,采用位移控制法可有效越过屈曲极值点,跟踪获得薄壳结构大位移大转动、屈曲及后屈曲运动变形的全过程。

基于模态分析的某复杂薄壳结构局部连接处理方法研究

目的在ANSYS Workbench中用不同的局部连接处理方法对某复杂薄壳结构进行模态分析,结合模态试验,研究不同局部连接处理方法的特点。方法分别在实体单元分析和面单元分析下,用两种不同的简化方法处理关注的局部连接,建立相应的有限元模型进行模态计算,得到4种分析情况下的有限元计算结果 ,并通过实际模态试验对不同的计算结果进行了对比验证。结果通过比较有限元计算结果与模态试验结果 ,验证了不同局部连接处理方法计算结果的准确性,并总结了不同方法的优缺点和适用性。结论本文中的局部连接处理方法研究,为复杂薄壳结构的动态特性分析提供了理论指导,也为同类产品的结构动态设计与优化提供了理论依据。

用拉压不同模量理论分析薄壳结构

本文采用不同弹性模量理论对具有拉压不同模量性的薄壳结构进行了较详细的分析和探索，构造了算法，建立了相应的有限元解法。通过典型例题的计算，得出了一些有价值的结论与规律，并分析了采用相同模量理论计算此类问题的不足。

圆柱薄壳结构动态综合优化

根据低噪声水下航行器壳体的设计要求,通过分析水下圆柱壳体结构振动和声辐射特性,及应满足的稳定性和强度要求,得出了低噪声圆柱薄壳结构优化设计方法。运用MATLAB优化工具箱对鱼雷圆柱壳体进行了结构优化设计,通过分析得出该圆柱壳体应满足的约束条件,得出了优化结果。

薄壳结构分析有限元方法

经过 4 0年的研究开发 ,壳体有限元由低阶到高阶 ,从单变量到多变量 ,取得了很大的发展。从平板壳元、退化壳元和多变量壳元的角度进行了总结 ,对薄壳有限元发展过程中遇到的剪切闭锁、膜闭锁、伪零能模式等困难及其相应的缓解或稳定措施做了评述。

水压爆破圆柱薄壳结构物的动力响应分析

以爆炸力学理论为基础，对水压爆破圆柱形薄壁结构物在集中药包爆炸荷载作用下结构的动力响应特性和水压爆破机理进行了理论研究和分析，建立了不同材质的结构物在不同爆炸荷载作用下的药量计算公式。

混凝土薄壳结构一般非线性分析

论述了考虑材料的物理非线性的层合有限元模型，建立了适合弧长法计算特点的加载准则。利用所研制的ＮＡＰＳ－２程序，对几种混凝土和钢纤维混凝士薄完结构进行了一般非线性分析，揭示了这类结构的工作特性，得出了一些重要结论。

航宇薄壳结构的低应力无变形焊接新技术

为满足航空、航天薄壳焊接结构在制造过程中对几何型面的严格技术要求，研究开发了低应力无变形焊接新技术。此项技术保证了在焊接过程中对变形积极主动的控制，达到了焊后完全无变形的要求，取消了焊后矫形工序，已成功地应用于航空发动机耐热合金薄壁机匣和运载火箭铝合金燃料贮箱的焊接。用“静态”控制方法及在此基础上发展的“动态”控制新方法均可定量地控制焊缝区的不协调应变量，获得焊后低应力无变形的效果。

经历有限变形和有限转动薄壳结构的非线性理论

本文基于计及横向剪切变形的修正Ｋｉｒｃｈｈｏｆｆ－Ｌｏｖｅ假定，采用与反映壳体中面法向偏转的正文张量对应的转角矢量来描述薄壳结构的有限转动，建立了经历有限变形和有限转动薄壳结构的非线性理论。其间，导出了其壳体黎曼空间中的Ｇｒｅｅｎ－Ｌａｇｒａｎｇｅ应变张量和第二类Ｐｉｏｌａ－Ｋｉｒｃｈｈｏｆｆ应力张量的表达形式，并通过虚功原理，建立了薄壳结构的非线性平衡关系。

混凝土薄壳结构非线性分析及试验研究

本文简要介绍了用于非线性分析的薄壳单元、材料的本构关系和非线性平衡路径的跟踪方法，用自行研制的计算程序ＮＡＰＳ（ＮｏｎｌｉｎｅａｒＡｎａｌｙｓｉｓＰｒｏｇｒａｍｆｏｒＳｈｅｌｓ）对几种混凝土和钢纤维混凝土（ＳＦＲＣ）薄壳结构进行了几何、物理非线性分析，并对钢纤维混凝土圆柱壳进行了稳定试验研究。

混凝土薄壳结构复杂形体定位及模板施工图数字化绘制研究

在已有复杂形体建造研究的基础上,通过研究大同大剧院大屋面定位施工图数字化绘制的过程,讨论在当今建设语境下混凝土薄壳结构复杂形体的施工问题,得到此类复杂形体定位施工图绘制的方法,为复杂形体的实际建造提供可行路径。

薄壳结构几何非线性全过程分析

本文简要推导了包括荷载刚度矩阵在内的大变形等参数薄壳单元的切线刚度矩阵，并介绍了平衡路径的跟踪方法。用自行研制的计算程序ＮＡＮ—１（ＮｏｎｌｉｎｅａｒＡｎａｌｙｔｉｓＰｒｏｇｒａｍｆｏｒＳｈｅｌｌｓ）对几种薄壳结构进行了几何非线性全过程分析，讨论了结构的初始几何缺陷。和自重等因素对其屈曲性能的影响。

大跨度钢筋混凝土薄壳结构拆模顺序的研究

本文对大跨度钢筋混凝土薄壳结构的拆模顺序进行了研究。首先全面考虑其所需要的计算工作,考虑到工作量过大,利用逆向思维,以减少计算工作量。并以此为理论基础,结合实际情况,对薄壳的模板进行了区域划分,使该方法可以应用到实际工程中,用来分析拆模过程中的结构内力。在文章的最后,比较了不同的结构参数对拆模过程中受力状态的影响。

装配式钢筋混凝土框架薄壳结构抗震性能研究

为了实现抗震性能好、节约建材的结构体系,设计了框架薄壳结构代替框架梁板结构。与框架梁板结构相比,框架薄壳结构能有效减少建筑材料用量。多条不同强度地震波作用下的弹塑性动力时程分析结果表明,在多遇地震、设防地震和罕遇地震作用下,框架薄壳结构最大层间位移角的包络线值分别为1/1760、1/543和1/238,框架薄壳结构可以达到“三水准”的抗震设防目标。在强震作用下,框架薄壳结构的框架柱大部分处于轻度损坏状态,部分处于无损状态。少数封边梁处于重度损坏和轻微损坏状态,大部分封边梁处于无损坏状态;牛腿和预应力钢束处于无损状态;少部分薄壳轻微受损,大部分未受损;结构的整体抗震性能良好。