具有非线性homologous变形约束的桁架结构形态分析

研究了具有非线性homologous变形约束条件的桁架结构形态分析问题。在已有的线性homologous变形约束桁架形态分析的基础上,将结构的节点分成三类:homologous变形约束节点,形状可变节点和边界点。运用Moore-Penrose广义逆矩阵性质,将基础方程组解的存在条件表示为包含形状可变节点未知坐标的非线性方程组,为采用Newton-Raphson方法求解非线性方程组,对AA+(A为任意矩阵,A+为A的Moore-Penrose广义逆矩阵)求偏导数,找到了满足保型要求的形态,给出的桁架算例说明了本文方法的有效性。

基于广义逆的桁架结构非线性homologous设计方法

运用M-P广义逆理论,研究了桁架结构的非线性homologous设计问题。将homologous变形约束条件引入结构基本方程,运用M-P广义逆矩阵的性质,将基本方程解的存在条件表示为含可变节点坐标变量的非线性方程组,通过求解该非线性方程组找到了满足homologous变形约束要求的解,并为此推导了AA+(A为任意矩阵,A+为A的M-P广义逆矩阵)求偏导数的显式表达。最后的算例验证了本方法的正确性和有效性。

非线性约束下的准单应变换图像拼接算法

针对准单应变换图像拼接算法造成图像非重叠区域存在纵向投影失真的问题,提出了一种基于非线性约束的图像拼接算法。首先,该算法利用非线性约束来平滑过渡分界线左右的图像区域;然后,利用抛物线方程替换准单应变换的直线方程;最后,利用网格化的方法提高图像纹理映射的速度,并利用基于最佳缝合线的方法融合图像。对于尺寸为1200像素×1600像素的图像,所提算法的纹理映射耗时波动范围为4~7 s,并且其斜线结构的平均偏离程度在11~31。与准单应变换图像拼接算法相比较,所提算法的纹理映射的耗时降低了55%~67%,斜线结构的平均偏离程度降低了36%~62%,可见所提算法既矫正了斜线几何结构也提高了图像拼接效率。实验结果表明,所提算法在改善拼接图像视觉效果的方面具有更好的结果。

湿热环境下复合材料层板的几何非线性分析

根据Reddy的高阶剪切变形理论,在应力应变本构关系中考虑湿热环境的影响,用虚位移原理推导出以位移形式表达的复合材料层板的几何非线性控制方程及相应的边界条件。选定的边界条件为弹性转动约束。选择不同的弹性转动系数,可以得到介于简支到固支之间的不同边界条件。假设材料的物性参数不随湿热环境而变化。用Galerkin方法求解控制方程。数值结果所用的边界条件为四边固支。最后讨论了温度和湿度、长厚比、长宽比和铺层数等各种参数变化的影响。计算和分析的结果均表明温度的升高对层合板的弯曲产生非常不利的影响;而加湿对层合板的弯曲影响是非常有限的。在其它几何条件不变的情况下,增加铺层数,不仅能降低挠度,也能明显地降低弯矩或弯曲应力。

受侧向约束混凝土的内时损伤本构模型

受侧向约束混凝土结构由于其核心混凝土处于三向受压应力状态,其强度和变形能力有了很大的提高,因此在土木工程得到了广泛的应用。为了更好的描述这一结构形式的强度和变形特征,该文结合Valanis所提出的内时理论和Mazars的损伤理论,建立了一种全新的适用于侧向约束混凝土结构分析的内时损伤本构模型。该模型考虑弹塑性与损伤的耦合,用内时理论来描述混凝土的弹塑性特性,用各向同性损伤理论描述混凝土微裂缝扩展引起的刚度退化,通过与试验结果以及与其他模型的比较证实了模型的正确性和必要性。最后将该本构模型用于对常见的约束混凝土结构,如钢管混凝土和CFRP约束混凝土结构的应力-应变全过程分析中。

弹性转动约束复合材料层板的中等大挠度

本文首先用虚位移原理推导出以位移形式表达的Reddy型高阶剪切变形理论复合材料层板的非线性控制方程及相应的边界条件。选定的 5个位移函数均满足弹性转动约束边界条件 ,用Galerkin方法把无量纲化之后的控制方程转化为一组非线性代数方程组 ,用线性化的方法和可调节参数的修正迭代法求解这组方程。最后求出了不同复合材料的挠度和弯矩值。

受边界约束的薄圆橡胶片的压缩和剪切特性

提出了一种计算上下两面受约束的薄圆橡胶片在竖向压力作用下的压缩刚度和剪应变分布的近似公式 ,讨论了中间开小圆孔的圆形橡胶片的力学性能 ,运用标准有限元程序STRAND 6分析了不同类型的薄圆橡胶片的压缩和剪切特性 .

模糊多项式在变形监测数据处理中的应用

变形时间序列预测是一个非线性模糊数据处理问题,为了克服因预测值的不准确性所导致的错误判断,建立了一种模糊多项式预测方法。与其他预测方法比较,模糊多项式预测的结果不是具体数值而是一个信度较高的区间,拓宽了预测值的适用范围,使预测结果更合理、更科学。

变形监测网的非线性混合动态优化设计

该文以灵敏度准则为优化设计的目标函数，建立了变形监测网混合优化设计的数学模型。针对不能直接解算这类模型的情况，通过对数学模型进行变换，使之变为能够采用非线性优化技术──约束变尺度法解算的非线性优化问题。

含非线性柔性约束梁结构的多稳态响应实验研究

运用实验方法研究含非线性柔性约束梁结构的多稳态响应特征.实验主要研究了柔性约束的预变形和激励力幅值对梁结构多稳态响应特征的影响规律.实验结果表明,梁结构的频响特征与预变形改变的方向无关;选择梁结构频响中不稳定区间内的频率点进行定频激励实验,对得到的时域数据进行分析,结果表明,在不稳定区间内,梁结构的位移响应表现出两个或多个稳态现象,各稳态间的位移幅值相差几倍甚至十几倍,在外部扰动作用下,各稳态之间会发生相互切换.研究结果为非线性系统多稳态现象的研究提供了丰富的实验支撑.

超静定变截面悬臂梁的优化求解算法

目的研究建立一种精确有效的多余力约束力求解的新算法,解决超静定变截面梁的复杂工程结构问题.方法基于结构力学力法原理和最优化原理,结合变截面超静定梁的非线性微分方程求解的数值算法,以多余未知约束力为设计变量,以约束点满足的协调关系形成目标函数,构建了超静定变截面梁的多余未知约束力的优化求解,运用Visual Basic开发了超静定变截面梁多余未知约束力优化求解程序和梁结构变形曲线计算程序.结果优化直接算法求解的超静定变截面梁的两个具体算例1、2中计算的多余约束力,达到了要求的计算精度.结论此研究方法作为研究超静定问题的新思路,将为复杂工程结构问题的分析提供条件.

基于增广拉格朗日方法的多柔体动力学研究

采用绝对节点坐标方法研究了受非线性约束的大变形多柔体系统动力学问题。基于增广拉格朗日方法推导建立了系统的动力学方程。方程中的未知变量数目与约束方程数目无关,仅以广义位置为基本变量进行求解。采用不变矩阵法计算系统弹性力,引入Broyden拟牛顿法大大提高了求解效率。系统仿真结果表明了所用方法的有效性。

稳态滚动轮胎的有限元分析模型

建立了一个稳态滚动轮胎的有限元分析模型 ,考虑了轮胎变形的几何非线性、轮胎与地面和轮胎与轮辋的大变形非线性接触、轮胎材料的非均匀性、橡胶材料的不可压缩性和物理非线性、橡胶基复合材料的各向异性及轮胎与地面接触滑动摩擦。结果表明 。

汽车钢板弹簧悬架的有限元分析与试验研究

利用万能试验机和专用夹具对某汽车钢板弹簧悬架进行了变形试验,同时基于非线性有限元理论对该悬架进行了有限元分析,计算结果与试验结果完全吻合,证明了有限元模型的有效性。本文建立的有限元模型可以应用于钢板弹簧悬架的设计计算和参数优化。

核电站高能管道冲击过程数值模拟研究

为了研究管道断裂工况下甩击管道对靶物管道的冲击作用,本文采用有限元软件ABAQUS分析了各种结构参数对靶物管道变形的影响。考虑几何非线性、材料非线性和接触非线性建立了数值模型;通过与试验进行对比分析,数值结果与试验结果偏差为3.5%,验证了模型的有效性;选取核电厂典型材料和结构参数,采用数值模拟方法研究了甩击角度、约束方式、径厚比对靶物管道变形的影响。结果表明:靶物管道的变形包括压缩和弯曲2种模式,且压缩和弯曲是相互作用的;甩击角度主要影响靶物管道的压缩变形,对弯曲变形影响较小,靶物管道变形随甩击角度的增加而变大,正交甩击时变形最大;约束方式主要影响靶物管道的弯曲变形,对压缩变形不敏感,且轴向无约束时变形最大;随着径厚比的增加,靶物管道变形越大,冲击截面的直径变化量与应变随时间的变化趋势一致。