基于计算机辅助技术的结构力学类课程教学模式的探讨

基于有限元模拟技术的新类型课程,较为清晰地让学生们理解“结构力学”中的基本原理、计算公式和分析方法。VisualFEA具有许多辅助教育功能,可用于教学和学习结构分析。本论文主要探讨和比较传统课程和新课程在提高学生学习结构工程学科的有效性,两种课程都旨在实现一致的学习结果。以传统课程的学生样本作为对照组,对比研究表明,通过计算机辅助软件,新课程中的整合教学方法可以提高学生的整体满意度,让学生们更为深刻地理解“结构力学”等理论课程的概念和内容。

ChatGPT在计算结构力学领域的应用初探与浅析

OpenAI开发的人工智能聊天机器人ChatGPT自发布以来,受到了社会各界的广泛关注.凭借卓越的分析计算能力和良好的开放性,该模型已作为一种全新服务信息检索和问题解决的助手.平面桁架结构作为结构力学中的常见结构,在工程实践中通常采用刚度法编写计算程序;然而,初学者或缺乏力学背景的研究人员难以高质量地快速完成编程任务.本文首先简要介绍了ChatGPT的原理及应用,然后以使用ChatGPT快速生成平面桁架计算程序为例,探索并展示了ChatGPT辅助完成计算结构力学程序编制的卓越性能与具体使用方法,最后讨论了以ChatGPT为代表的生成式人工智能在计算结构力学程序开发中的应用和挑战.

“纪念钟万勰院士九十诞辰暨《计算力学学报》创刊四十周年”专刊序言

2024年2月24日是本刊第二任主编、中国科学院院士、大连理工大学钟万勰教授诞辰九十周年。2024年2月又适逢《计算力学学报》(原名《计算结构力学及其应用》)创刊四十周年。为继承和弘扬钟万勰院士的学术思想和科学精神,缅怀其治学风范,秉承本刊的创刊人钱令希院士等老一辈科学家倡导的推动计算力学发展及其与工程实践相结合的办刊宗旨,交流计算力学领域的学术研究成果,我们组织了本专刊。包括钟万勰院士学生在内的计算力学领域部分知名专家应邀赐稿。

调谐液柱阻尼器-结构系统风致振动响应的CFD/CSD耦合分析方法

针对调谐液柱阻尼器(tuned liquid column damper, TLCD)难以建立其精确的非线性理论分析模型,且其力学性能试验成本高和耗时长等问题,首先采用计算流体动力学(CFD)数值模拟方法,对TLCD系统的力学性能和动力特征进行仿真模拟,在此基础上进一步提出了基于计算流体动力学/计算结构动力学(CFD/CSD)耦合分析方法,求解带TLCD系统的高层建筑结构的风致动力响应。通过开展某一TLCD系统在特定底部激励下的力学性能和动力特性试验,得到其内液体晃荡的自由液面波高和晃动力时程,验证了CFD数值模拟方法可以准确地分析TLCD水箱内液体的非线性晃动特征。随后对风工程领域广泛采用的76层建筑结构振动控制Benchmark模型,假设其顶部设置TLCD系统时主体结构在三种风速重现期(10、50和100年)风速对应的横风向动力风荷载激励下的风致控制效率,采用提出的CFD/CSD耦合分析方法,进行了数值仿真模拟分析。耦合分析结果表明,TLCD系统对Benchmark模型的风致加速度、速度和位移响应均有一定的控制效果,对加速度响应的控制效果要优于对位移响应的控制效果。该研究方法可为复杂TLCD系统对高层建筑的风振控制分析提供有效的参考。

最优控制与计算结构力学的模拟理论

控制理论和计算力学原来是两个互不相关,独立发展的领域,各有自己的一套理论体系。最近发现,控制理论与结构力学之间存在着一一对应的模拟关系。这一相似性原理的发现使得这两个领域里的成果可以互相促进,特别是用计算结构力学解决最优控制问题已显示出独特的优越性。由此产生了一门模拟理论。本文简要介绍该理论的进展。

最优控制与计算结构力学的模拟关系

最优控制理论和计算结构力学原是两个互不相关、独立发展的领域.最近发现:它们之间存在着一种对应的模拟关系.这一相似性原理的发现使得这两个领域的成果可以互相促进,特别是用计算结构力学解决最优控制问题已显示出独特的优越性,由此产生了一门模拟理论.本文简要地介绍一下该理论.

计算结构力学课程教学改革与实践

根据经济、科技和社会发展对土木工程专业人才培养要求,创新确立了计算结构力学的教学内容与课程体系。针对计算结构力学课程的特点,教学过程中应用MathCAD软件弥补传统多媒体教学软件的不足。课程内容的不断完善与提高,促进教学与科研的共同发展,为学生的个性发展提供了空间。

结构工程科学中若干计算结构力学问题的研究展望

本文概述了计算结构力学的形成过程，评述了结构工程科学中以下７个需要重点研究的计算结构力学问题：数值方法基本理论问题（误差估计理论、网格自适应加密技术、多变量有限元理论和半解析数值方法）、工程结构优化设计、结构施工力学、计算机数值模拟和仿真技术、本构模型、计算机技术新发展的影响、计算机辅助设计。并论述了数值计算、理论和试验这三者之间相互依赖、相互促进、相互交叉又相互制约的辩证关系。

结构力学中拟无矩状态的计算问题

通过两个算例介绍了结构力学中拟无矩状态的特点及 其计算中应注意的问题,以及无矩理论解在计算中的应用.

并行计算结构力学的发展和展望

本文简要介绍了结构力学中并行分析方法的发展概况及笔者在这个领域所作的主要工作，并对该领域的未来发展趋势作了展望；指出并行机和并行算法在未来的科学研究和工程分析计算中，必定成为一种重要的工具和必不可少的方法．

计算结构力学的研究现状和展望

本文是计算结构力学发展的综述性文章,主要讨论了有限元法。文中就笔者认为重要的若干方面进行了评论,它包括理论发展、材料特性、非线性分析、动力分析、平行计算和软件系统。

计算结构力学、最优控制及偏微分方程半解析法

本文以一般变分原理为基础,论述了子结构串连构成的结构分析,阐明了计算结构力学与线性二次型最优控制问题是相通的,存在——对应关系,因此证明了里卡提代数方程有二类迭代解法,分别从上限及下限去迫近于真实解,计算结构力学和最优控制在理论与方法上便得到沟通,可以相互取长补短了。 对于连续坐标或连续时间问题,又可证明它们与椭圆型偏微分方程在条形域中的半解析法是相通的。这几个领域的贯通与渗透,将带来一些新的推动力。

《计算结构力学及其应用》学报的论文与作者统计分析

基于文献计量学的理论和方法，对《计算结构力学及其应用》学报在１９８６年至１９９５年间所发表的论文和作者情况进行了统计分析。从所获得的该刊十年来的发文量以及作者的现状、特点和分布规律，了解《计算结构力学及其应用》学报的特色与地位。

计算结构力学课程的改革与学科发展

文章介绍了计算结构力学教学改革的目的和意义,进一步确立了适应21世纪人才培养的学科教学内容与体系,在课程教学的改革中特别就结构分析的技术应用和创新能力培养等方面进行了探索。

结构力学中关于结构位移计算教学的探讨

较为严密地推导分析了计算公式的由来及适用条件,明确了温度改变在静定结构中只引起变形而不引起内力的真正含义,并提出了教材中需要完善的文字说明与授课方法,避免产生错误的概念。

计算结构力学在桥梁结构施工设计与施工控制中的应用

随着大跨径桥梁结构在工程中应用日趋广泛,其施工控制问题也越来越受到工程界的重视。本文将计算结构力学方法引入桥梁结构的施工设计与控制,给出桥梁结构竣工后受力状态、施工各阶段理想状态的确定、施工控制方法及其程序系统的设计思想。

DXF在计算结构力学中的应用

在原有FORTRAN程序设计模块的基础上,利用FORTRAN程序自动生成DXF文件,可直观地将矩阵位移法求出的杆件杆端力转换成结构内力图,很好地将FORTRAN语言与CAD技术衔接在一起。

双层交叉梁系结构力学模型及其计算研究

建立了双层叠合交叉梁系结构空间动力学模型 ,利用 FORTRAN语言编制了计算机仿真计算程序 ,并以区间轨道结构为例 ,用所编程序分析了轨道的动、静力计算长度 .

计算结构力学教学方法改革初探

本文从本校实际出发总结了计算结构力学课程的教学现状,介绍了为该课程教学方法改革所做的一些初步探索和尝试。提出了"教学方法主动化","教学内容层次化"和"课外作业多样化"这样三种新型教学法,并应用于计算结构力学的课程教学中,取得了良好的教学效果。

框架结构计算例题的结构力学求解器分析

用结构力学求解器分析框架结构计算例题,对分析结果进行比较评价,证实了分层法和D值法计算所得结果的误差大小,建议求解器用于校核手算结果。