多层微穿孔板吸声特性研究

本文研究了在大背腔情况下多层微穿孔板结构的设计与吸声特性问题.在实际应用中,根据电-力-声类比法,微穿孔板吸声结构可以等效为电阻-电容串联的电路系统.但随着背部空腔深度的不断增加,传统的电-力-声类比法在分析多层微穿孔板结构吸声特性时变得十分复杂,且计算精度较低.鉴于此,本文提出了一种传递矩阵的计算方法,用于分析多层微穿孔板结构的吸声特性.并结合有限元仿真分析方法,通过数值算例验证了该方法的正确性与有效性.

基于多物理场耦合方法的变压器电磁振动噪声分析

变压器噪声随电压等级和容量的不断提升而日益严重,研究变压器噪声对合理评估设备的声品质及降噪分析具有重要意义。文章通过建立电磁-结构-声场多物理场耦合模型,基于热应力比拟法和有限元法计算铁芯的磁致伸缩力和绕组的洛伦兹力并进行快速傅里叶变换(FFT),得到电磁力主要谐波分量的大小;将其结果作为振动谐响应分析的激励源,获取各频率点的位移结果;将位移结果作为激励源进行声场分析,得到变压器的噪声分布情况,并与试验结果进行对比分析,验证了该模型的可靠性。

基于拟力法的MBC非线性控制

在已有MBC理论基础上考虑结构的非线性变形问题,结合拟力法提出一种结构非线性分析新方法。以MBC控制策略为基础,以拟力法为结构非线性求解平台,解决了结构动力分析中计算时间长、求解速度慢、存储空间大等问题,实现了MBC策略在结构非线性控制领域的应用。以一个9层钢框加结构为算例比较了该方法与LQR算法的控制效果,验证了该方法的正确性和有效性。

基于拟力法的消能减震结构地震反应分析

基于拟力法的基本理论,提出消能支撑的计算模型,即把消能支撑提供的控制力简化为等效的节点力施加在框架节点处。与以往的变刚度求解非线性变形问题相比,具有存储空间小、计算速度快和求解信息量大等特点。数值算例表明,建立的计算方法在计算结构动力反应基本要素(位移、速度和加速度等)外,还可以实时获得结构杆件的塑性铰分布特点和塑性变形,与有限元方法计算结果相对比,验证消能减震结构计算模型及计算方法的正确性与有效性。

基于拟力法的框架结构静力弹塑性分析

针对拟力法仅在刚性连接钢框架中应用的现状,根据钢筋混凝土框架以及半刚性连接钢框架的受力特点,并基于拟力法的基本假定与思路,得出了钢筋混凝土结构中塑性铰和半刚性连接钢框架中连接的弯矩-相对转角关系,从而推导并获得了拟力法在框架结构静力弹塑性分析中的通用公式。通过与有限元理论计算结果的比较,表明基于拟力法的框架结构静力弹塑性分析方法在应用于各类框架结构时都有着较高的精度,从而为将基于拟力法的动力弹塑性分析包括地震能量分析拓展到钢筋混凝土框架结构以及半刚性连接钢框架结构中奠定了基础。

基于算法复杂度理论的拟力法计算效率评价

算法复杂度理论是一种算法效率定量评价方法,该方法通过度量算法的复杂度来客观反映其执行效率,避免了计算机系统性能等因素对效率评价的影响。拟力法是一种高效的结构非线性分析方法,以往研究工作只是在非线性分析过程和运行时间上对计算效率进行了探索,并没有从理论上量化分析。本文采用算法复杂度理论对拟力法和传统变刚度非线性求解方法进行分析,给出了两种方法的时间复杂度函数,并对比了其计算效率进行定量,从数学角度解释了拟力法计算效率高的根本原因。算例对两种方法的时间复杂度和计算时间进行对比分析,直观地说明了拟力法在计算效率方面的优越性。

连续刚构宽箱梁剪力滞效应分析及有效分布宽度研究

针对连续刚构桥箱梁的剪力滞效应和有效分布宽度进行研究,提出一种基于反弯点结合比拟杆法和叠加原理的剪力滞简化分析方法,同时通过有限元仿真分析剪力滞效应,并分别按《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTG D62—2004)建议的连续箱梁有效分布宽度公式和有限元分析结果计算连续刚构桥的有效分布宽度。以某大跨PC连续刚构箱梁桥为例,计算关键截面的剪力滞系数和有效分布宽度,分析其剪力滞分布规律,验证解析分析方法,建议实际设计中应重点关注边支点、边跨1/4L、中跨1/8L及中跨跨中截面,可为类似桥梁的剪力滞效应分析和设计提供参考。

考虑氯离子腐蚀作用的近海桥梁结构地震反应分析

近海钢筋混凝土桥梁结构服役环境氯离子浓度较高,且随着氯离子侵蚀作用的加深,易导致钢筋锈蚀,从而使结构性能衰退,因此,在对近海钢筋混凝土桥梁结构进行地震反应分析时应考虑氯离子腐蚀作用的影响。基于拟力法基本理论,结合现有氯离子腐蚀作用模型,建立钢筋混凝土桥梁结构双轴局部塑性机制,进而提出一种可考虑氯离子腐蚀作用影响的近海桥梁结构地震反应分析方法。建立的双轴腐蚀转动铰(Corrosion Rotation HingeCRH)和腐蚀剪切铰(Corrosion Slide Hinge-CSH)能够在模拟钢筋混凝土桥梁结构非线性行为的同时考虑钢筋锈蚀的影响,并对近海桥梁结构的全寿命抗震性能进行预测。由于在分析过程中结构刚度矩阵保持不变,该方法在保证精度和稳定性的同时可显著提高计算效率。最后,通过数值算例验证所提出方法的有效性和实用性,同时验证了对近海桥梁结构进行抗震分析时考虑氯离子腐蚀作用影响的必要性。

基于拟力法的结构非线性动力分析方法

本文详细介绍了拟力法的研究进展,从基本概念出发给出了弹性位移和塑性位移的定义,并推导了拟力法的控制方程及运动方程;同时,说明了构件局部塑性机制及其塑性变形的意义,并从理论上阐明了拟力法与传统有限元方法相比的优势,即计算效率高、稳定性好。最后,将拟力法应用于某一钢框架结构,结合适用于钢结构的较基本的局部塑性机制,验证了拟力法的实用性及有效性。

车桥耦合振动分析中基于虚拟力的车辆建模方法

提出车桥耦合振动分析中车辆建模的一种新方法:采用拟力法,在解除悬挂系统约束的同时将悬挂系统内力作为虚拟激振力施加于原悬挂约束作用点处,使得运动方程左端项对应的特征值问题仅与质量矩阵有关而与刚度矩阵无关,从而能够直接由车辆几何信息和质量信息得到解析表达的刚体模态。在车辆自由度数目较大、车辆种类较多或者需要频繁更改车辆参数的情况下,该方法能够明显节省建模时间和计算量,具有较高的通用性、灵活性和计算效率。某列车与桥梁的多工况耦合振动分析,验证了该方法的正确性。

基于性能的基础隔震结构地震易损性分析

对基础隔震结构进行基于性能的易损性分析。首先,建立了基础隔震结构基于拟力法的能量方程,提出基于变形和隔震层塑性耗能的损伤指标,定义隔震结构的四个损伤性能状态;然后,对隔震结构进行动力非线性分析,计算得到两种损伤指标的损伤值;最后,对损伤值进行线性统计回归分析,推导出结构发生各级破坏的概率计算公式,从而分别得到隔震结构基于两种损伤指标的易损性曲线。研究表明,基于隔震层塑性耗能的损伤指标更能合理反映该结构的损伤程度,为基于性能的隔震结构易损性分析提供了新的思路和方法。

基于拟力法的基础隔震结构抗震性能和能量分析

基于拟力法基本理论,建立了隔震结构杆系计算模型,同时考虑隔震支座的剪切变形和弯曲变形的影响,推导了基础隔震结构的运动方程和能量方程,编制程序对隔震结构进行地震下的动力非线性分析和能量分析。通过与SAP2000计算结果的对比,验证了本文方法的有效性和程序的正确性。数值算例结果表明,本文提出的方法与变刚度的时间积分法相比计算效率明显提高;本文方法可以考虑上部结构的非线性,可以得到隔震支座及上部结构各构件的塑性耗能;通过对比基础隔震结构和抗震结构在地震作用下的位移、加速度及耗能情况,证明了隔震结构的隔震效果。本文拓展了拟力法的应用范围,为隔震结构的动力非线性分析及能量分析提供了一种新思路。

基于拟力法的桥梁结构地震响应分析

基于拟力法的基本理论,结合桥梁结构非线性变形特点,提出了桥梁结构非线性分析的一种新方法。计算推导中,考虑了混凝土开裂引起的刚度变化不利影响。与以往变刚度有限元法相比,所提方法具有耗时少,所需存储空间小,效率高,稳定性好等特点。数值算例结果表明,拟力法与有限元法的地震动力响应结果吻合较好,且能确定构件中塑性铰分布及任意位置塑性转角的发展历程,证实了拟力法在连续桥梁结构应用中的准确性和有效性。

我国网架结构发展中的新技术、新结构

叙述了我国网架结构应用与发展中的基本情况,特别评论了在网架发展和开拓中的一些新技术,如组合网架、三层网架、预应力网架、斜拉网架等新型网架结构,拟夹层板法、下弦内力法、等代空间桁架位移法等网架结构分析方法,以及若干新型网架节点等.同时,文中还介绍了一些工程实例.

超静定Γ型刚架的置换原理解答

介绍多种梁的挠曲线与其置换梁的挠曲线的关系研究,给出了求解各梁位移的置换法转角方程和置换原理中的转角连续性关系.鉴于对Γ型刚架的求解中稀有几何类方法的情况,运用所述的置换法和置换原理,把解梁问题的手段应用于该型刚架的解算.策划、归纳了求该型超静定刚架不同约束类型时的步骤.具体求解过程所用的计算为代数方程的分式四则运算,方法较通俗简便,结果是解析解.

基于分析法的非弹性动力响应

力分析法通过改变结构位移 ,而不是变刚度来进行非弹性分析 .它将每个非弹性变形看作一个自由度 ,使全部非弹性响应可用一个简单方程表示 .由于它仅需计算初始刚度 ,提高了方法的效率 .同时 ,它对应变硬化材料 ,理想弹塑性材料 。

地震作用下框架整体与局部损伤的相关性

根据框架结构耗散塑性变形能与存储弹性变形能能力的损失界定结构的整体损伤,根据塑性铰耗散塑性变形能能力的损失来界定局部损伤,并以拟力法为基础推导了局部损伤与整体损伤的解析表达式,进而讨论框架结构局部损伤与整体损伤的相关性。研究表明,控制框架结构整体损伤的手段有:减小局部损伤区域的强度衰减、提高局部损伤区域的极限转动能力和减小局部损伤区域的残余变形。其机理是通过提高局部损伤区域的耗能能力与约束能力来提高整个结构耗散与存储地震能量的能力;框架结构整体损伤与局部损伤的加权值较为接近,可以采用框架局部损伤的加权值来近似估计结构的整体损伤值。

基于拟力法的增量动力分析方法

增量动力分析(IDA)方法是一种评价结构抗震性能的有效方法,但该方法需对结构进行大量的非线性动力时程分析,计算工作量大,耗时长,特别是在计算大型复杂结构时,此类问题尤为突出。提出一种基于拟力法(FAM)的增量动力分析方法,该方法通过引入附加虚拟荷载项,使得IDA运动方程在进行非线性求解时整体刚度矩阵始终保持不变,在多次调幅地震动激励下,通过存储和调用特定刚度矩阵,实现IDA分析全过程整体刚度矩阵的重复利用,进而提高计算效率。采用时间复杂度评价方法,定量对比了该方法与传统IDA方法的计算效率,并通过对8层钢筋混凝土框架结构分别进行IDA分析,比较了两种方法的计算结果以及时间复杂度,验证了该方法的准确性和高效性。

基于拟力法的负刚度非线性分析

拟力法是一种高效的结构非线性分析方法,当结构进入非线性状态时,拟力法仅需对一个代表局部塑性且规模较小的矩阵进行迭代运算,从而避免了传统方法对规模较大的整体刚度矩阵的分解运算。拟力法在处理负刚度问题时,结构的非线性特征由局部塑性矩阵集中体现。研究了负刚度条件下拟力法中局部塑性矩阵的正负定特性及条件数与最小特征值等数值特征,得到了第二刚度系数对矩阵数值特征的影响规律,并与传统方法中整体刚度矩阵的相应特征进行了对比分析。结果表明,结构进入负刚度状态时,拟力法中局部塑性矩阵将表现为非正定性,且相比于整体刚度矩阵,数值模拟表明其具有条件数少、数值精度高的特征。最后通过数值算例验证了拟力法在计算负刚度问题的优势与计算能力。

类Starship飞行器大迎角动态特性数值研究

再入飞行器的动态稳定性是其任务成败的关键因素,因此有必要对新型类Starship飞行器大迎角动态特性进行深入研究。为辨识动导数,采用基于分区弹簧近似法动网格技术的非定常N-S方程求解器开展强迫振动的数值仿真。有限体积离散采用Roe格式及SST湍流模型,时间方向采用全隐式GMRES方法进行迭代求解。在高超声速弹道外形(Hyper ballistic shape,HBS)标模验证的基础上,获得了类Starship飞行器典型大迎角状态下不同飞行马赫数、重心位置、操纵面偏转角、迎角和减缩频率的俯仰动导数变化规律:典型状态下,俯仰动导数超声速时为负,亚声速时为正;随不同因素的变化,Ma=0.3和Ma=5.0时的俯仰动态特性差异明显;高速下操纵面上偏会导致阻尼减小,且后翼影响更显著。计算结果表明了本文方法在宽速域、大空域复杂外形飞行器动态特性辨识中的应用价值。