结构屈曲分析中的改进弧长控制法

本文对结构屈曲问题进行了几何非线性有限元分析,采用改进了弧长约束方程的弧长控制法求解非线性方程组,用以处理屈曲时载荷下降的问题,并通过算例,说明算法和程序的正确性和有效性。

半刚性连接钢框架整体结构屈曲荷载计算模型

在综合考虑梁柱任意半刚性连接及弹性支撑特性的基础上,建立了单层多跨平面钢框架结构整体失稳的线弹性屈曲荷载的解析计算模型,并同时考虑了所有柱脚的半刚性特征,使模型的适用范围更为广泛.本模型中的半刚性连接特性通过在所有梁柱连接处设置虚拟约束弹簧实现,弹性支撑则通过在柱顶引入具有任意刚度参数的水平弹簧实现.基于上述的基本模型,通过对所有构件建立失稳状态的控制方程并引入相应的连续性条件和边界条件,建立了平面单层任意多跨框架结构整体失稳的临界荷载解析计算方法,并研制了相应的计算程序.分析结果表明,半刚性连接特性和水平支撑效应对框架结构整体稳定性的影响极为显著,而且作用于多跨框架结构柱顶竖向荷载的分布特征对结构的整体稳定性有不可忽视的影响.另外,结构的支撑刚度及节点的半刚性连接特性对单层框架整体稳定性的影响具有明显的界限性和区间效应,对此需进一步开展深入研究。

结构屈曲问题的随机位移解法

用一种新的结构分析方法———随机位移法来分析钢结构的屈曲问题,求解步骤是先将结构离散为一个有限自由度系统,然后根据有限自由度系统平衡稳定性的定义和随机位移法的基本原理,将稳定问题转化为无约束的多维优化问题,最后应用遗传算法求出该问题相应于最优解的目标函数,即得临界载荷。

基于ANSYS程序的结构屈曲分析

利用大型通用有限元分析软件ANSYS对某运输公司装运吊箱的结构稳定性进行了分析,确定了箱体框架的截面 尺寸,为箱体的结构设计提供了可靠的依据,节省了原材料的费用,提高了产品的性价比。

基于ANSYS的浮空器组阵结构屈曲分析及优化设计

针对空间太阳能电站地面演示系统,提出了一种空间大型浮空器组阵结构,利用ANSYS有限元软件建立其桁架结构的三维模型并进行结构屈曲分析,判断桁架结构的稳定性。以第1阶临界屈曲载荷为约束条件,对桁架梁截面的型材进行尺寸结构优化。通过响应曲面分析和多目标遗传优化算法找到设计优化点,使优化后的桁架结构在保证结构稳定的前提下实现了轻量化设计,进而提高了系统的载重能力。

碳纳米管的压缩屈曲机理和电子结构

用分子动力学方法模拟了碳纳米管的受压屈曲变形过程,分析了碳纳米管结构屈曲的微观机理,从能量和微观结构变化研究了碳纳米管屈曲变形的机理;用紧束缚分子动力学方法研究了碳纳米管的结构屈曲对其电子结构和输运特性的影响。在压缩过程中,随着能量的不断积累,碳纳米管局部区域原子的温度上升,结构软化,产生失稳;在压缩变形过程中,随着碳纳米管变形的发展,在结构失稳之前,原子间的相互结合作用增强,高结合能区域的电子能态分布增大;而随着失稳的发生,原子结构松弛,原子间相互结合作用减弱,导致电子能态朝低结合能区域发展。碳纳米管受压的弹性屈曲变形对其电子结构不产生较大的影响,其输运特性也不发生本质的改变。

造船门式起重机金属结构局部屈曲分析

针对造船门式起重机在运用中易发生屈曲现象,给金属结构性能的发挥造成阻碍的问题,分析了其形成的影响因素,并从荷载性能、抗震性能、支护性能等方面,采取了加强抗屈曲性能的有效措施,提高了起重机的作业效率。

轴压层合结构脱层屈曲及其扩展研究进展

脱层及其进一步扩展可以降低层合结构的强度．首先简单介绍了脱层的一般概念、起因及其分类．从一维脱层、二维脱层和柱壳脱层三个方面介绍了脱层问题的研究概况．指出拉弯耦合和横向剪切效应对脱层结构的屈曲载荷和后屈曲特性影响很大；对于不同的材料特性和尺寸比率，脱层结构的屈曲模态和最终承载能力也不同．

CFRP局部加固对腐蚀后风电塔筒滞回及屈曲特性影响

海上风电塔长期服役于海洋腐蚀环境中,塔筒结构在海洋腐蚀环境及风、浪、地震等往复荷载作用下易出现局部屈曲及倒塌破坏。本文提出将碳纤维增强复合材料(carbon fiber reinforced polymer,CFRP)用于腐蚀后风电塔筒的局部加固,开展了CFRP-钢结构单剪实验及数值仿真研究。在单剪实验的基础上,基于ABAQUS软件及Python编程开展了CFRP加固腐蚀风电塔筒的滞回性能研究,对比了4种腐蚀工况及6种加固工况结构的破坏形式及耗能机制。研究结果表明:高温环境会使得CFRP与钢的黏结界面出现软化现象,导致CFRP-钢复合结构承载力下降。但在拉力作用下CFRP-钢复合结构均表现为纤维丝断裂早于胶层破坏,在数值模拟时可以将CFRP与钢的黏结关系简化为绑定关系。在循环荷载作用下遭受腐蚀的风电塔筒结构出现提前屈曲,屈曲后结构刚度退化加速,延性降低,材料塑性耗能比例减小,“屈曲铰”耗能比例增加,整体耗能能力下降;使用CFRP加固后,可以延缓结构屈曲出现的时间,扩大材料塑性区域,增加材料塑性耗能比例,提升结构整体耗能能力。为防止CFRP加固层数较少时结构出现突发破坏的现象,加固时应注重考察结构延性变化情况。

屈曲型数字微镜结构的机电动力学分析

设计一种基于压杆屈曲原理的数字微镜装置 ,针对该装置建立机电动力学模型 ,应用龙格 库塔法和有限元数值方法求解其动力学模型中的隐函数。通过对该模型的完整机电动力学微分方程数值求解所作的运动仿真 ,得到了微镜基板的连续角位移曲线 。

近场地震下屈曲约束钢板剪力墙结构抗震性能研究

为评估屈曲约束钢板剪力墙结构在近场地震下的性能,在该结构振动台试验试件的有限元模型基础上,设计了具有理想屈服模式的4个不同层数的等效拉杆简化模型。采用非线性时程分析方法,重点对结构层数、近场地震有无速度脉冲效应等的影响进行了分析。结果表明:与非速度脉冲地震波作用时相比,4榀框架在近场速度脉冲地震波作用下的响应均较高;同时,随着结构高度的增加,层剪力呈减小趋势;仅5层屈曲约束钢板剪力墙结构在多遇和罕遇地震下的层间位移角小于规范限值,表明在进行屈曲约束钢板剪力墙结构设计时,需深入分析近场脉冲型地震对其的影响。

屈曲约束支撑在不规则混凝土结构设计中的应用

在分析屈曲约束支撑特点的基础上,重点论述了在不规则的混凝土结构框架中应用屈曲约束支撑的设计,认为屈曲约束支撑作为一种利用轴向压力的牵引而消耗能量的器件,在增强不规则结构的抗震防震能力上起关键性的作用。

节点刚接与螺栓连接的屈曲约束支撑框架结构抗震性能

为研究刚接和螺栓连接两种不同梁柱节点连接方式的屈曲约束支撑框架(buckling restrained braced frame,BRBF)结构的抗震性能。首先设计了水平分担率分别为20%、30%、40%的8层梁柱节点刚接的BRBF结构(TM模型)为基本的研究模型,然后通过对梁柱节点转换得到相对应的3个8层梁柱节点螺栓连接的BRBF结构(SM模型),运用CLAP软件对模型进行静动力弹塑性分析。结果表明:梁柱节点从刚性连接改为螺栓连接后,结构首层和顶层失效时的最大破坏层剪力降低了1/2,两种模型均表现出中下部楼层变形突出的特征;在地震波作用下,SM模型的层间位移均明显大于TM模型,但两组模型的层间位移均控制在1/50(失效点)以内,且几乎都大于弹性层间位移角1/250,都呈现先增大后减小的规律;TM模型与SM模型的BRB吸收塑性变形能量基本相差不大,且都出现往中下部楼层集中的现象;两组模型滞回曲线饱满,但SM模型的滞回曲线面积大于TM模型,因此地震需求耗能更多。

屈曲约束支撑钢筋混凝土框架结构的抗震性能分析

以实际工程为例,分析了带屈曲约束支撑的现浇钢筋混凝土框架结构的抗震性能。利用SAP2000对屈曲约束支撑框架结构进行小震弹性及大震弹塑性分析,其中大震弹塑性分析分别采用了时程分析方法和Pushover分析方法。通过大震弹塑性分析结果的整理,了解结构构件在大震下的结构表现,从而掌握整个结构的抗震性能。

某超长卿-屈曲约束舞结构设计

本文介绍了8度区某超长高层结构设计过程。基础采用预应力混凝土管桩,分析了饱和粘土地基满堂布桩打桩过程中局部产生浮桩的原因及处理方法,结果显示上浮高度超过50mm的桩须进行复打;上部结构采用框架结构计算时,构件截面尺寸很大,严重影响建筑使用功能,且结构扭转周期比大约在0.95左右,采用框架-屈曲约束支撑结构,结构构件截面尺寸明显降低,抗扭刚度则明显提高,周期比可控制在0.90以下,大震时结构抗震性能明显提升。为高烈度区不规则多、高层结构采用框架-屈曲约束支撑结构形式的设计提供参考。

大型临时看台桁架结构优化计算与稳定性分析

针对大型临时看台桁架结构智能设计中的优化过程进行研究,根据人体跳跃荷载试验数据统计计算的竖向动力放大系数,利用ABAQUS分析比较了大型临时看台桁架结构杆件的不同布置对结构整体强度和刚度的影响,研究了斜杆布置对大型临时看台结构安全性能的影响;提出了大型临时空间桁架结构斜杆布置的安全性原则,大大提高了斜杆利用效率;通过临时结构非线性屈曲分析发现,初始缺陷对大型临时看台承载力劣化呈近似线性特征,当缺陷幅值为26mm时,极限承载力下降30.3%。本文研究结果对大型临时结构全自动设计和快速施工有一定的理论和实际意义。

基于PATRAN/NASTRAN的复合材料结构铺层的分级优化设计方法

提出了一种用于复合材料结构铺层分级优化设计的有效方法,探讨了在当前载荷和边界条件下应变能与铺层厚度和结构质量之间的关系。在PATRAN/NASTRAN的基础上,采用直接搜索法与正交试验法相结合的优化方法,建立了一套实用的优化系统。该系统可适用于对称/非对称层合板、蜂窝夹层结构及多部件组合结构等多种结构类型;可解决多约束问题,约束条件考虑了应力、应变、最大位移、固有频率及结构屈曲失稳等多种因素。通过典型算例及工程应用,证明该系统能够取得优于其它同类算法的优化结果。

复杂受载条件下固体火箭发动机壳体屈曲应力的估计

论文简略介绍了静力轴压下园柱壳屈曲应力的工程计算方法,对某固体火箭发动机壳体的复杂受载条件对壳体屈曲应力的影响进行了分析,并对该火箭发动机壳体屈曲应力如何估计提出了建议。

弧形钢闸门桁架最优布置与考虑动力稳定下主框架结构优化

结合某工程弧形钢闸门,运用结构屈曲问题的有限元法,对影响闸门支臂空间屈曲荷载的因素进行分析,提出了闸门支臂结构最佳布置型式,同时根据闸门承受水动力荷载的特点,分析了支臂的动力稳定性,并将支臂动力稳定作为动力约束条件并同时考虑静力约束对闸门主框架进行结构优化,运用遗传算法(GA)对其进行了优化计算,取得了最优结构尺寸,既保证了支臂的动力稳定又减轻了闸门自重,为钢闸门结构优化设计提供依据.

自由曲面建筑外立面U型结构优化算法研究

为提升建筑外立面结构的稳定性,降低结构位移,研究自由曲面建筑外立面U型结构优化算法。按照B样条曲线与曲面理论,使用(2m-1)次周期参数化样条插值函数形成边界条件,生成自由曲面。利用梯度法基本方程计算控制点应变能和敏感度,建立变量优化方程计算建筑外立面U型结构应变能力、结构屈曲荷载等,使用推导应变能梯度表达式推导建筑外立面U型结构梯度数值,利用该数值调整自由曲面控制点坐标,实现自由曲面建筑外立面U型结构优化。实验表明,上述算法优化后的结构应变能对控制点变化的敏感度降低,稳定性提升;优化后的结构屈曲荷载因子增加明显,结构失稳率较低;缺陷数值为600时,优化后的结构位移比优化前缩短30cm,说明所提方法的优化效果较好。