基于模态综合技术的结构有限元模型修正

由于结构的动力分析需要大量的计算时间和占用大量的计算机内存,常规的数值迭代计算方法难以实现,提出了基于模态综合技术的模型修正方法。该方法首先得到缩减后结构模型的频率与振型,并将该振型转换为缩减前模型物理坐标下的振型。然后,用缩减后模型的频率和转换后的振型,共同构成模型修正的优化目标函数,进而通过优化求解实现结构的模型修正。该方法既保证了计算精度又提高了模型修正的计算效率,使大型复杂结构的模型修正成为可能。最后,对某吊杆拱桥模型进行了动态测试和模型修正,验证了该算法的有效性。

修正结构有限元模型的一种方法

本文讨论了一个寻找结构有限元模型的误差源和对它进行修正的方法.为了减少待修正模型的未知参数数目,将质量、刚度矩阵描述为设计变量的函数.在此基础上,先用少量测得的静位移数据修正刚变矩阵;然后用少数几阶实验的固有频率、固有振型数据修正质量矩阵.为了避免测量旋转自由度的静位移和固有振型分量的困难,还讨论了聚缩模型的修正问题.最后,文中附有算例及结果.

碳纳米管力学性能分析的分子结构有限元模型

基于分子结构力学理论，将C—C共价键等效比拟为空间梁单元，利用ANSYS的二次开发工具APDL语言编程创建能够恰当模拟碳纳米管原子间相互作用势的分子结构有限元模型，应用该模型详细研究碳纳米管在简单拉伸和纯扭转时的力学性能及其尺度效应，即手性角和管径变化对碳纳米管杨氏模量、泊松比和剪切模量的定量影响。计算结果表明，杨氏模量和剪切模量与大部分相关文献的结果吻合，但泊松比的数值结果和尺度依赖性规律在国内外文献中尚未获得统一观点，且在弹性模量、泊松比和剪切模量之间未发现明确的定量关系。

纳米颗粒增强金属基复合材料微结构有限元模型研究

综合运用图像处理、几何建模、有限元网格剖分等技术,改进了一种基于SEM照片建立颗粒增强金属基复合材料二维微结构有限元模型的方法,使其能够充分适用于纳米级颗粒增强金属基复合材料。利用改进后的方法建立了原位自生纳米TiB2颗粒增强A356复合材料的微结构有限元模型,并用该模型进行了TiB2/A356复合材料室温单轴拉伸模拟。结果表明,模拟数据与实验数据贴合性较好,误差较小。

结构有限元模型修正算法研究综述

随着传感技术、信号采集与处理和系统建模等技术的发展,结构有限元模型修正技术已经成为土木工程结构健康监测领域的研究热点。本文系统地综述了近30年来国内外结构有限元模型修正的研究和应用现状,评述了各类方法的优缺点,并对有待于进一步研究的问题进行了展望。

框架结构动静响应组合的有限元分析

框架结构在静力作用下产生位移,在静平衡位置再输入地震波.比较动静组合下质点水平位移时程反应与动力直接作用下质点水平位移时程反应.算例表明静力作用产生的初始位移在动力响应中需要考虑,动静响应组合的位移曲线更符合实际情况.

山东省结构设计竞赛一等奖模型设计分析

以山东省高校第三届结构设计大赛获奖作品为模型,介绍了从模型、加载装置设计、加工、分析及静动加载的全过程,最后通过理论分析,验证了结构的强度及稳定性.设计大赛对开拓大学生的视野,拓宽大学生创新平台,引领大学生创新实践思维助益良多,值得推广.

热轧非织造材料力学性能有限元分析

利用同轴反射光显微镜拍摄热轧非织造材料的多层图像,结合多聚焦图像融合技术,得到材料的清晰图像和纤维位置信息;再通过python编程构建热轧非织造材料几何结构有限元模型,运用ABAQUS程序实现材料力学拉伸性能模拟,获得不同模型参数条件下应力—应变曲线。对比不同参数条件下有限元模型所得的应力—应变曲线发现:材料中热黏合点可以视为弹性体;在应变为0.38时纤维性能对整体材料应力的影响为30%,而热轧辊温度、生产速度和纤网面密度等因素对整体材料的应力影响为70%。

轻质隔墙对框架结构抗震性能的影响仿真研究

由于填充墙材料会改变框架结构在地震作用下的受力表现,研究轻质隔墙对框架结构抗震性能的影响。建立轻质隔墙框架结构有限元模型、洞口有限元模型和等效斜撑墙元模型;制作单孔及双孔模型试件,并与填充墙材料为混凝土的混凝土模型做对比实验,分别对两个模型施加单调荷载作用和循环荷载作用,结果表明,轻质隔墙模型的承载力和延伸性能更为优秀;对洞口有限元模型施加单调荷载作用,结果表明,当开洞面积超过40%时,框架结构的承载力会出现下降趋势,刚度退化曲线则会逐渐平缓。

密肋壁板轻框结构模型模态及匹配性分析

本文介绍了一种新型结构体系--密肋壁板轻框结构.针对该体系模态问题建立梁-板单元的空间有限元模型,参照振动台试验结果研究结构模型模态及其匹配性.并给出算例.

支线集装箱船发电机平台结构振动分析模型化探索

重点研究在船舶发电机平台这类结构上安置有大型设备的结构振动有限元分析模型的合理性。通过对比研究发电机平台区域的均匀分布质量和大型集中质量其不同有限元模拟方法的优缺点,总结出一套快速、高效、准确的发电机平台振动预报有限元模拟方法。该发电机平台有限元模拟方法能够在详细设计阶段对发电机平台板架的固有频率实现快速准确预报,避免发电机平台板架与主机、螺旋桨等船舶主要激励源发生共振,从而实现发电机平台区域的振动控制。

利用一种混合梁单元修正结构半刚性节点及边界条件

针对半刚性节点结构的节点及边界条件的有限元模型修正问题进行了研究。由于现有的修正算法均是针对半刚性节点所具有的转动柔性进行研究,而实际结构的节点往往沿剪切方向也具有一定的柔性,所以为了同时修正半刚性节点所具有的转动及剪切柔性,提出了一种适合于有限元模型修正的混合梁单元。此外,针对结构边界条件的模型修正问题,提出了一种参数化的修正方法。最后,将所提方法应用于一个梁式结构的有限元模型修正问题。通过测试得到的结构频率、振型成功修正了该梁式结构的节点及边界的连接刚度,从而验证了所提方法的可行性。

自适应耦合局部最优法及其在模型修正中的应用

耦合局部最优法作为一种新型的优化技术,既具有高效的搜索速度又具有全局搜索能力。然而,对于大规模优化问题,该方法容易陷入局部最优;另外,梯度信息在该项技术中起着重要作用,而对于复杂问题往往不能得到精确的梯度信息,从而使得该算法的全局搜索能力下降。本文分别从初始种群的确定、变步长搜索、自调节种群三方面对原算法进行了改进,提出了自适应耦合局部最优法,使之具备解决多变量复杂优化问题的能力。通过两个测试函数验证了改进算法比原有算法更易于得到全局最优解并保持较高的计算效率。最后,采用一个试验算例验证了自适应耦合局部最优法的有效性。

基于蜂窝材料结构相似有限元模型的夹层结构抗爆炸冲击特性优化设计分析

根据蜂窝材料压缩力学理论,提出了一种蜂窝材料的结构相似有限元模型构建方法,并在蜂窝材料轴向压缩和夹层结构抗爆炸冲击2种分析工况下对结构相似模型计算分析的等效性进行了验证。结果表明,蜂窝材料的结构相似有限元模型不仅能够描述原蜂窝材料的宏观压缩力学特性,而且可以大幅地提高模型计算效率,为蜂窝材料夹层结构的抗爆炸冲击特性分析与设计优化提供条件。基于该结构相似有限元模型,以最小化蜂窝材料夹层结构的面密度为设计目标,利用自适应响应面方法对夹层结构的主要设计参数进行了优化,在结构的爆炸冲击响应速度峰值不增大的条件下提高了结构的轻量化水平。

巨震下设置黏弹性阻尼RC框架结构抗倒塌分析

为研究传统抗震结构设置黏弹性阻尼器对巨震作用的抗倒塌性能,采用增量动力分析(incremental dynamic analysis,IDA)方法,针对II类场地23条具有代表性的巨震波作用对结构楼层位移、能量耗散、结构倒塌的易损性曲线及结构塑性铰分布等分别进行动力弹塑性分析。工程算例分析表明:巨震作用下,设置黏弹性阻尼器的减震结构楼层最大位移和层间最大位移角均明显减小,其倒塌概率远低于相应传统抗震结构相应值,而抗倒塌安全储备系数明显高于相应抗震结构相应值;另外,减震结构塑性铰远未达到承载力丧失的程度,而抗震结构的塑性铰处于承载能力即将失效状态。由此表明,巨震作用下,黏弹性阻尼器减震结构相较于传统抗震结构能有效耗散地震能量,改善框架结构的屈服机制,增大结构抗倒塌安全储备,因而能显著提高结构抗倒塌性能。

基于遗传优化算法的结构模型刚度修正技术

针对复合材料真实结构与有限元理论模型刚度偏差较大的问题,提出了基于遗传优化算法进行模型刚度修正的方法。以某复合材料弹翼为例,采用遗传算法对模型铺层角度和铺层厚度进行优化,使模型弯曲刚度和扭转刚度精度分别提升9.5%和8.4%,模型精度达到工程分析要求,验证了该方法的有效性和实用性。

水火弯板梯形加热变形机理研究

水火弯板热成形方法通过对钢板的加热和冷却来实现板的变形,达到符合要求的曲面形状,是目前国内外主流船体外板加工方式。梯形加热是一种新型的加工方式,本质上属于收边加热,是收边加热工艺当中板边加热面积最大的一种成形方式,成形效果好。基于Ansys有限元仿真软件,在单加热线和"双重"加热线研究的基础上,对梯形加热的温度场和变形场进行研究,得出一系列温度场和变形场的计算结果,为预测梯形加热工艺的变形和将来实现水火弯板自动化加工奠定一定的研究基础。

AN UPDATING METHOD FOR LOCAL MODEL ERRORS

The location of model errors in a stiffness matrix by using test data has been investigated by the others.The present paper deals with the problem of updating stiffness elements in the erroneous areas. Firstly,a model that bears relation to erroneous elements only is derived.This model is termed local errors model,which reduces orders and computational loads compared with global stiffness matrix. Secondly,an inverse eigenvalue method is used to update model errors. The results of a numerical experiment demonstrate that the method is quite effective.

多跨连续刚构桥梁施工阶段仿真分析

多跨连续刚构桥是一种结构合理的新型桥式,它能使材料充分发挥各自的特长,但多跨连续刚构桥的施工却是一项比较困难的任务,施工阶段仿真分析显得尤为重要。以连续刚构桥为例进行仿真计算,详细描述有限元结构模型的单元、结点布置,施工阶段划分,采用参数的选取过程,计算了典型施工阶段(施工过程最大悬臂状态、成桥状态二期恒载上桥、成桥状态运营)大桥的弯矩、剪力、轴力和各截面上、下缘应力(包括预应力初内力),通过典型施工阶段的内力分析,得出整个施工阶段主梁截面应力均在正常范围之内,全桥最大压应力满足要求,验证了大桥施工的可行性,为施工控制提供理论依据。