计及热应变的空间曲梁的刚-柔耦合动力学

研究带中心刚体的作大范围运动的空间曲梁的刚-柔耦合动力学.结合混合坐标法和绝对坐标法的特点,取与中心刚体大范围运动有关的变量和柔性梁各单元节点相对中心刚体连体基的位移和斜率作为广义坐标,建立了一种新的柔性梁的刚柔耦合模型.基于精确的应变和位移的关系式,根据Jourdian速度变分原理,建立了带中心刚体柔性曲梁的有限元离散的动力学方程.数值对比了空间曲梁系统和空间直梁系统的刚柔耦合动力学性质,用能量守恒规律验证了文中曲梁模型的合理性.在此基础上,在应变能中计及热应变,研究温度增高引起的曲梁的热膨胀对系统的动力学性态的影响.

空间曲梁非线性动力学方程

基于有限变形原理,采用微分几何的方法推导了不考虑剪切、转动惯量和翘曲影响的曲梁的三维变形的应力应变关系.然后利用Hamilton变分原理推导了三维空间曲梁在考虑三个位移自由度和三个转动自由度下的非线性动力学方程.把得到的非线性动力学方程退化为面内圆弧拱的线性动力学方程,并与已有结果进行了对比.非线性动力学方程的建立为曲梁的非线性动力学分析做好了必要的准备.

空间曲梁单元应变──位移关系

基于[1]所建立的空间弹性曲杆在三维变形中的曲率—位移方程，运用卡尔丹角方法进行坐标转换，并依据有限变形理论，推导出空间曲梁单元在三维变形中的应变—位移关系的显示表达式．这一结果考虑了剪切变形的影响，它为空间曲梁大变形非线性有限元分析作了必要的准备．

空间曲梁几何非线性有限元法分析

基于严格按照有限变形理论和数学分析方式推导出来的空间曲梁单元增量应变——增量位移关系式,本文给出了空间曲梁几何非线性有限元法分析的U.L列式新方法.两个数值算例结果说明了这种方法的正确性和有效性.

大变形空间曲梁有限元分析(英文)

为了进行空间曲梁大变形有限元分析,将直梁单元位移分量插值的思想改进为位移矢量插值用以建立曲梁单元的位移场,分别建立了适用于任意曲线形式的全拉格朗日和修正拉格朗日增量格式空间曲梁有限元列式.通过采用等参数曲线代替实际曲线的策略,使得修正拉格朗日增量格式曲梁单元可以应用于更广泛的场合.算例对比结果表明,曲梁单元的建立过程正确,曲梁单元的精度要明显高于直梁单元.一般情况下,仅用直梁单元数量1/5的曲梁单元就可以达到相同的计算精度.

空间曲梁单边悬索桥扭转效应的设计处理

上海国际旅游度假区空间曲梁单边悬索桥采用单侧悬吊的空间悬索结构,主桥单侧吊挂在悬索上,而副桥又单侧悬挂在主桥内侧,有造成结构整体向内侧翻转的趋势。通过对曲线桥的扭转效应进行分析,并采取一系列有效的结构抗扭措施,最终顺利地完成了施工,可为同类型桥梁结构体系的施工提供借鉴。

空间曲梁单元的扭转修正系数研究

三维空间曲梁有限单元模型是模拟曲梁结构的有效数值方法,可以考虑曲梁的弯扭耦合特性,最为符合曲梁的几何和受力特征。由于有限元法采用梁理论的平截面假定,空间曲梁单元上的扭转剪应力分布与实际曲梁截面上的扭转剪应力不同,从而会导致扭转刚度和扭转变形的计算失真。本文基于剪切应变能等效原理,推导了不同长宽比的矩形截面空间曲梁单元的扭转刚度修正系数η和截面边中点处扭转剪应力的修正系数λ,并采用曲线悬臂梁进行了验证。验证结果表明,根据本文提出的η作为校正因子的空间曲梁单元模型,对任意矩形截面曲梁计算的扭转变形均与实体单元模型的结果吻合良好;且只有截面为正方形时,扭转剪应力修正系数η才恰好与弯曲剪应力修正系数(1.2)一致。

空间曲梁单边悬索桥抬升方案分析

以上海国际旅游度假区的空间曲梁单边悬索桥为例,利用有限元软件进行分析,探索施工过程中主桥抬升方式对吊索安装的影响,并利用牵引索对抬升方案进行优化,确保吊索安装有一定的冗余量,减少安装过程中吊索受力,以保证后续施工的顺利进行。

飘逸在水面上的彩虹——上海国际旅游度假区空间曲梁单边悬索桥的设计与施工

介绍了国内首次采用的空间曲梁单边悬索桥的结构体系与设计要点,同时阐述了成桥体系转换中索缆与钢结构体系的施工控制、低基频条件下人致振动的处理、"Z"形封闭裸索索夹抗滑移与空间转角定位,以及副桥"Y"形臂与环索结合点在成桥过程中的定位等技术问题。通过应用BIM技术解决了三维空间设计与分析难题,其首创设计与施工展现了国内对此种桥型的集成建设能力。

大位移小转角空间曲梁的弹性力学方程

为了提高曲线结构的分析效率建立空间曲梁几何非线性单元,在分析和总结前人关于曲梁研究成果的基础上,该文就曲梁相关方程做了更具普遍性的分析,给出了数学上更严密的结果:在几何方程方面,在作者前期工作的基础上,按小转角原则对已有结果进行简化,以矩阵形式给出了该类曲梁的几何关系;在平衡方程方面,用微分几何的思想推导了真正意义上空间双向弯、扭的曲梁平衡微分方程,并分别以矢量和矩阵的形式给出相关结果;从加权余量法和变形功相等的原则出发,推导了以截面内力和位移表达的曲梁非线性虚功方程;最后,从广义Hooke本构关系出发,推导了截面内力和截面位移之间关系表达式,为下一步建立几何非线性曲梁单元进行了必要的准备。

计及应力刚化效应的空间大运动曲梁动力学建模与分析

从连续介质力学非线性位移-应变关系出发,导出计入应力刚化效应的空间柔性梁变形能表达式。利用浮动框架有限元方法和哈密顿变分原理推导了满足小变形假设的空间曲梁的一般运动动力学方程,并利用模态缩减法对动力学方程进行了维数降阶。所推导的动力学方程可用于高速旋转一般运动空间柔性曲梁动力学问题的求解。通过数值仿真讨论了应力刚化效应对大范围运动小变形空间柔性曲梁动力学特性的影响,并与ADAMS软件和ABAQUS软件的仿真结果进行了对比,指出了ADAMS软件在高速旋转柔性多体系统数值计算方面的一些缺陷。所提出的计及应力刚化效应的空间曲梁动力学建模方法为高速旋转一般运动柔性多体系统动力学建模和分析提供了参考。

椭圆旋转楼梯的空间曲梁模型与内力分析

建筑中经常出现曲线型旋转楼梯,其内力分析较为复杂,国内少见这种楼梯的计算理论。结合实际工程,利用微分几何等数学方法,建立了椭圆旋转楼梯中心线为椭圆螺旋线、楼梯内外边线则为中心线主法矢上的等距线的数学模型的空间曲梁模型。基于楼梯的曲梁简化计算模型,同时选用了接近于实际作用的荷载等效作用曲线,推导出在单位力和均布荷载作用下梯梁上任一点的内力计算公式,并与有限元分析结果作了比较。分析表明,空间曲梁模型能较好地描述椭圆旋转楼梯的几何性质,公式推导和有限元分析所得的内力十分接近。其他旋转形式的楼梯,也可参考上述方法建立与其形状一致的数学模型以及内力分析,为设计提供依据。

高效的三维曲梁单元

三维井眼中延伸数千米的三维细长圆截面钢钻柱应力分析问题是一个复杂的力学问题,通常使用有限元数值分析方法对其进行受力分析。而在进行有限元分析时,现有的圆弧曲梁单元和空间直梁单元在几何上都不能很好地模拟三维曲线形状的钻柱。为了确保计算精度,其单元划分势必不能过大,结果是计算时间长,收敛性差。为了解决这一问题,显然必须构建一种新的较有效的曲梁单元。基于自然坐标系,依据圆截面空间曲梁单元节点有6个自由度——3个线位移和3个角位移,利用包含全部刚体位移模式和常应变的形函数,忽略剪切变形,假设变形后的梁轴线的弯曲曲率改变为线性变化,建立起了保证收敛性的具有12个自由度的有初始曲率和挠率的圆截面空间曲梁的有限元模型。为了证明给出的有限元模型的高效性,分析了几个静态问题,并与现有文献中的解析解或数值结果进行了比较。基于所给出的结果,可望该有限元模型可以作为分析三维空间曲梁结构的有效工具。

车身曲梁制图法

按汽车空间曲梁的结构特点，给出一种计算机制曲梁表面的方法。

汽车前风窗计算机辅助设计

在已知前风窗边界的条件下,讨论曲面设计与空间曲梁作图的计算方法。