失调单球面折射系统的衍射积分和分数傅里叶变换

根据球面的几何特征,分析了单球面折射光学系统折射面倾斜和偏心时的失调特征;由失调元件矩阵和共轴元件矩阵的依次相乘,得到了完备的描述失调单球面折射光学系统的矩阵;从系统衍射积分与失调矩阵元的关系导出了该系统的失调衍射积分,并利用单球面折射光学系统的分数傅里叶变换结构参数得到了系统失调时的分数傅里叶变换结果.这些结果可用于数值计算和模拟该系统失调时对输入复振幅的衍射和分数傅里叶变换.

高师物理教学中光在单球面上反射和折射的教学探析

本文紧紧抓住单球面折射成像是光学系统成像的基础这一主线来展开进行,巧妙的进行了教材的处理,认真进行了教学分析,不但优化光学课程结构,也更好的体现了师范专业的特色。

自适应上界的相对最大分离比单球面分类器

单球面分类器(RSS)以最大分离比为目标,对负类样本的分布情况缺乏考虑。根据Fisher判别准则,将相对间隔的思想引入到单球面分类器中,对特征空间中负类样本的分布上界进行约束来增强其内聚度,以提高分类器判别的准确性。由于分布上界的不可预测,为避免问题不可解,建立了自适应上界的最大相对分离比单球面分类器模型(ARRSS),并对模型参数进行了分析。实验证明,与单球面分类器相比,该方法表现出更好的泛化能力。

负折射率材料单球面近轴成像奇特规律的研究

研究了负折射率(n′<0)材料单球面折射对近轴光线的成像规律.理论推导证实负折射率材料单球面近轴成像的所有公式与我们所熟悉的常规材料(n′>0)单球面的完全相同,但由于n′<0,它的成像规律完全不同于常规材料的.文中通过物距-像距曲线比较了两种材料的物-像关系,并对(n′<0,f′>0,f>0)情形下的物像位置、虚实正倒、缩放规律等进行阐述,给出了物像空间的对应图示.

非近轴光线单球面折射成像的精确公式及应用

近轴光线单球面折射成像公式及由其推导出的透镜成像公式的高斯形式在几何光学中非常重要。但它只是近似公式,不能用以解释透镜成像的球差等问题。本文以光的折射定律为基础,引进参数h、△,建立了非近轴光线单球面折射成像的精确公式,并以眼睛的光学模型为例,讨论了非近轴光线经单球面折射、透镜折射成像的球差,阐明了晶状体中央折射率较高这一特点有利于消除球差的物理机制,对单片消球差透镜、人工晶状体的研制具有指导意义。 1 非近轴光线的单球面折射如图1.两媒质折射率为n_1,n_2,分界面曲率半径r,入射光线和主光轴夹角为θ,与分界面交于P点,P点距主光轴距离为h,分析物距u、像距v的关系。

单球面折射仪

单球面折射系统,是最简单的光学系统之一。单球面折射成像是透镜、共轴光具组成像的基础。 为了满足光学教学与实际测量的需要,我们设计并试制了单球面折射仪,该仪器既可单独使用,又可与光具座组合。

用图象法讨论单球面系统成像规律

讨论了单球面系统成像问题上所采用的不同于惯用的解析法与几何作图法的图象作图法，叙述了图象法的基本作法，同时给出了证明，并就其对单球面折射，反射成像及推广到球面系统成像等方面的应用范围进行了介绍和讨论，且给出了具体的例证。

用图象法讨论单球面系统成象规律

讨论了单球面系统成象问题上所采用的不同于惯用的解析法与几何作图法的图象作图法.叙述了图象法的基本作法同时给出了证明,并就其对单球面折射,反射成象及推广到单球面系统成象等方面的应用范围进行了初步介绍和讨论,且给出了几个具体的例证.

斜入射地震波下单层球面网壳土-结构相互作用及其地震响应分析

为分析斜入射地震波下单层球面网壳土-结构相互作用及其地震响应,采用等效节点力实现地震波输入,通过黏弹性人工边界处理无穷远辐射条件,分析了地震波类型、土体参数、入射角度等因素对单层球面网壳结构的土-结构相互作用及其地震响应影响。结果表明:单层球面网壳结构在地震波入射一侧出现翘起,网壳总体沿入射方向发生旋转,当P波斜入射时支座位移差最大达0.514 m,为网壳跨度的1/250。当P波斜入射时,软弱土情况下网壳顶点位移比中硬土和中软土大,顶点位移随入射角增大呈现先增大后减小的趋势;当SV波入射时,中软土情况下网壳顶点位移比中硬土和软弱土大,顶点位移随入射角增大而增大。斜入射地震波下,考虑土-结构相互作用后网壳顶点位移增幅最大达5.5倍,网壳外圈位移增幅大于网壳跨中增幅。

三维地震作用下某摩擦摆隔震单层球面网壳振动台试验研究

为研究三维地震作用下某摩擦摆(friction pendulum bearing, FPB)隔震网壳结构的抗震性能,以某跨度为30m的单层球面网壳结构作为原型结构,设计加工了1/10缩尺模型及其FPB系统。采用了5条具有不同特征的三向地震动记录作为动力输入,开展了隔震与非隔震网壳结构模型的振动台试验研究,对使用FPB前后网壳结构模型的自振特性和地震响应进行了对比分析。试验研究结果表明:隔震结构模型的基本自振频率较非隔震结构模型降低了80%;在施加地震波时,可清晰地观察到在FPB启动后,安装于隔震层之上的网壳屋盖呈现整体刚体往复平动;与非隔震结构相比,隔震网壳结构模型的水平双向地震响应有大幅度降低;使用FPB对竖向地震响应也具有一定的控制效果;经过润滑的FPB可提供优良的复位能力。

泰姆科节点刚度对单层球面网壳稳定性能的影响

为研究泰姆科节点剪切刚度对铝合金单层球面网壳稳定承载力的影响,建立了单层球面网壳多尺度分析模型,结果表明泰姆科节点单层球面网壳承载力随跨度的增大而减小,随矢跨比的增大而增大。当网壳达到稳定极限承载力时泰姆科节点发生弯曲变形的同时伴随着剪切变形。通过对比单层球面网壳多尺度模型和弹簧单元模型的双重非线性稳定分析结果,发现节点剪切变形对结构承载力的降低程度随网壳跨度及矢跨比的增大而减小。最后,提出了一种可综合考虑泰姆科节点弯曲变形和剪切变形的节点“组合模型”,并验证了该模型能精准地反映泰姆科节点的力学性能。

上海滴水湖皇冠假日酒店单层球面网壳在累积损伤及初始缺陷影响下的地震响应分析

上海滴水湖皇冠假日酒店球形大堂区采用单层球面网壳结构,为了解单层网壳在强震作用下的地震响应,本文应用Xue-Wierzbicki钢材损伤准则并考虑初始缺陷,建立全跨活荷载及半跨活荷载的单层网壳有限元模型,分析多组三维地震动下多个模型的响应,研究单层球面网壳在不同峰值地震动作用下的损伤发展程度及破坏模式,得到如下结论:罕遇地震作用下,网壳各杆件均处于弹性状态,结构抗震性能满足要求;当地震波峰值加速度较大时,网壳出现整体破坏情况,且不同地震波作用下破坏模式不同;当网壳杆件应力处于弹性或者强化段时,活荷载加载方式不同对其地震响应的影响可以忽略,当网壳部分杆件进入软化段、产生了不可恢复的塑性变形时,不同活荷载加载方式下顶部中心点竖向位移产生明显差异。

基于抗震韧性指标的单层球面网壳施工期抗倒塌性能评价与优化

为评价施工期未合拢、非完整的单层球面网壳结构抗倒塌性能,本文提出了考虑施工全过程的网壳结构安全功能曲线,建立了基于抗震韧性指标的网壳施工期抗倒塌性能评价方法,并以跨度40m的K8型单层球面网壳结构为例,开展了不同施工方案下结构的抗倒塌性能评价与优化分析.分析结果表明:不同施工阶段下非完整单层球面网壳抗倒塌性能不同,非完整网壳抗倒塌性能评价须考虑施工全过程的影响.通过计算网壳施工全过程的抗震韧性指标,有效判别了网壳抗倒塌性能的最不利施工阶段为第14施工步骤.通过对韧性指标较低的施工步进行拼装方案优化,优化后最不利施工阶段的损伤杆件数量减少了29.32%,韧性值提高了18.12%,有效提高了网壳施工全过程的抗倒塌性能.

单层球面网壳的弹塑性稳定性

为了解和掌握单层球面网壳在静力荷载作用下的弹塑性稳定性能,采用有限元软件ANSYS及自编的前后处理程序对典型单层球面网壳结构稳定性能进行对比分析,初步了解了球面网壳弹性与弹塑性稳定性能的主要差异。在此基础上进行了1000余例K8型单层球面网壳弹性、弹塑性全过程分析,同时考虑竖向均布荷载的不对称分布、初始几何缺陷等因素对球面网壳稳定性能的影响,掌握了以上因素变化对球面网壳弹塑性稳定性能的影响规律,并将其定量化。最后,通过对弹性、弹塑性稳定极限承载力的统计分析,提出适用于K8、K6型球面网壳的塑性折减系数,用以表示材料非线性对极限承载力的影响。这些成果的获得为进一步开展网壳结构的弹塑性稳定性能研究以及工程实践提供了理论依据和技术参考。

大跨度单层球面网壳的损伤模型及强震失效

为对大跨度单层球面网壳在强震下的失效进行系统的分析,采用考虑材料损伤累积影响的全过程分析方法.考察了大跨度单层球面网壳在强震下失效时刻的多项响应指标随矢跨比、跨度、屋面质量等参数变化的规律,分析了失效极限荷载受这些参数变化的影响,同时讨论了考虑初始几何缺陷对结构失效特征的影响.通过分析发现,单层球面网壳在强震下基本属于动力强度破坏范畴,基于这些强度破坏算例失效时刻的特征响应,分别建立了理想网壳和缺陷网壳的强震损伤模型,可以表征结构在动力荷载下的损伤程度并判定强度破坏极限荷载.

凯威特型单层球面网壳在强震下的失效研究

动力强度破坏是网壳结构在遭受地震时的主要失效形式,准确的失效判别需要以基于材料损伤理论的分析为基础。为在动力时程分析中考虑材料损伤累积的因素,编制了基于有限元软件ABAQUS的用户材料子程序,具有较高的计算精度和较好的收敛性,实现了网壳结构考虑材料损伤的动力有限元分析。对单层球面网壳在强震下的失效特点进行了系统的参数研究,探讨了考虑材料损伤因素对网壳失效特征的影响;综合网壳失效时刻的多项特征响应,拟合了能够评估网壳动力损伤程度的损伤模型;基于损伤模型表示的网壳极限状态的物理意义,建立了适用于跨度40m的凯威特单层球面网壳强震失效判别准则,可用之判定网壳在强震作用下的失效极限荷载。

考虑杆件初弯曲的单层球面网壳稳定性能

基于通用有限元软件ANSYS及自编的前后处理程序,针对是否考虑杆件初弯曲的单层球面网壳结构进行对比分析.采用随机缺陷模态法进行了考虑杆件初弯曲的2800余例K8型单层球面网壳的弹塑性荷载-位移全过程分析,掌握了弯曲角度、幅值随机变量对网壳稳定性能的影响规律.论证了一致缺陷模态法和特征缺陷模态法计算杆件初弯曲对网壳极限承载力影响的适用性.提出了适用于计算考虑杆件初弯曲影响的网壳极限承载力修正的一致缺陷模态法.采用修正的一致缺陷模态法进行了300余例考虑杆件初弯曲的K8型单层球面网壳的弹塑性全过程分析.结果显示:采用修正的一致缺陷模态法可以计算考虑杆件初弯曲的单层球面网壳极限承载力的最小值.杆件初弯曲能够降低单层球面网壳的极限承载力,并改变其屈曲模态和塑性发展分布.当最大允许初弯曲为杆件长度的1/1 000时,网壳极限承载力最大下降5%以上;当最大允许初弯曲为杆件长度的2/1 000时,网壳极限承载力最大下降10%以上.

单层球面网壳在强震作用下的损伤模型

为获得单层球面网壳强震损伤模型,采用ABAQUS软件并自主开发了考虑损伤累积影响的材料子程序,对跨度40m单层球面网壳在强震作用下的全过程动力响应进行了参数研究.统计结构的多项宏、微观响应,建立了理想单层球壳在强震作用下的损伤模型;同时,对考虑初始缺陷的单层球面网壳也进行了分析,比较了是否考虑初始缺陷对结构抗震性能及失效机理的影响,在此基础上建立了考虑初始缺陷单层球面网壳的损伤模型,提出了强震下结构的强度破坏判别准则.

冲击荷载下单层球面网壳动力响应分析与试验研究

为分析带下部支承结构的Kiewitt-6型单层球面网壳在冲击荷载下动力响应,在ANSYS/LS-DYNA中建立钢管柱支承的单层球面网壳数值分析模型,据冲击响应特点,总结四种响应模式,研究冲击能量、冲击位置、环梁刚度对上部网壳动力响应影响。进行钢管柱支承的单层球壳模型冲击试验,测量、分析结构的动应力、动位移及加速度,研究冲击柱破坏模式。结果表明,四种响应模式以冲击柱破坏模式(轻微损伤、局部凹陷、压弯破坏、剪切破坏)为典型特征;除响应模式4,网壳动力响应随冲击能量增大而增大;柱中为最不利冲击位置;环梁刚度增大,网壳动力响应减小;有限元分析结果与实测结果吻合较好,验证数值计算方法的正确性。

地震作用下单层球面网壳结构的动力稳定性

本文以具有实际工程意义的40m跨度K8型单层球面网壳结构为研究对象,研究了其在地震作用下的动力失稳特点,提出了动力稳定性判别方法。系统分析了各种因素对网壳结构动力稳定性临界荷载的影响,其中包括:水平地震作用、竖向地震作用和三向地震作用的影响;考虑材料弹塑性的影响;不同地震输入的影响;初始几何缺陷的影响;不同矢跨比和不同杆件截面的影响。