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Non-Linear Effects in Optical Systems by Lie Algebra and Symplectic Mapping
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作者 Víctor M. Castañ o 《Journal of Modern Physics》 CAS 2022年第11期1314-1323,共10页
The use of signals of different frequencies determines the geometrical deviation with respect to the optical axes of a given beam. This angle can be determined by Sympletic Map (SM), a powerful and simple mathematical... The use of signals of different frequencies determines the geometrical deviation with respect to the optical axes of a given beam. This angle can be determined by Sympletic Map (SM), a powerful and simple mathematical tool for the characterization and construction of images in Geometrical Optics. The Sympletic Map constitutes a Lie Group, with an algebra associated: the Lie Algebra. In general, the SM can be expressed as an infinite series, where each term corresponds to different contributions produced by the optical devices that constitute the optical system (lenses, apertures, bandwidth cutoff, etc.). The level of correction to be performed on the image to recover the original object is clear and controllable by SM. This formalism can be extended easily to physical optics to describe diffraction and interference phenomena. 展开更多
关键词 Symplectic Mapping geometrical Optics non-linear Effects
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大变形条件下的预应力索桁架天线结构优化设计 被引量:2
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作者 朱继宏 李祥吉 +1 位作者 王杰 张卫红 《电子机械工程》 2023年第1期21-26,共6页
传统预应力索桁架天线结构设计往往依赖于经验设计和非梯度方法。为了提高该类结构的优化设计效率,文中提出了一种大变形条件下的预应力索桁架结构拓扑优化方法。该方法以一种预应力修正下的柔顺度指标作为目标函数,以质量分数和强度作... 传统预应力索桁架天线结构设计往往依赖于经验设计和非梯度方法。为了提高该类结构的优化设计效率,文中提出了一种大变形条件下的预应力索桁架结构拓扑优化方法。该方法以一种预应力修正下的柔顺度指标作为目标函数,以质量分数和强度作为优化约束,通过归一化方法获得连续的设计变量,实现对索桁架结构的拓扑构型、组件尺寸和预应力数值的整体优化设计。目标函数的灵敏度信息可完全通过解析方法获得。数值计算结果表明,该方法对大变形条件下天线单一工况和多工况预应力索桁架优化设计都具有较好的适用性。 展开更多
关键词 索桁架天线结构 拓扑优化 预应力设计 几何非线性
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基于量子天牛须搜索的张拉整体结构预应力优化研究 被引量:1
3
作者 冯晓东 撒剑波 +2 位作者 郑亦汶 李锋 罗尧治 《西安建筑科技大学学报(自然科学版)》 北大核心 2023年第3期350-358,共9页
为快速求解给定的大型张拉整体结构在特定分组方案下的最优预应力,提出一种基于量子天牛须搜索的优化方法.该方法根据平衡矩阵分析理论,由奇异值分解法确定自应力模态数,根据结构构件的范数值获得几何对称约束,以达到减少自应力模态组... 为快速求解给定的大型张拉整体结构在特定分组方案下的最优预应力,提出一种基于量子天牛须搜索的优化方法.该方法根据平衡矩阵分析理论,由奇异值分解法确定自应力模态数,根据结构构件的范数值获得几何对称约束,以达到减少自应力模态组解空间的目标;根据算法流程建立预应力优化模型,接着通过量子天牛须搜索算法求解各组自应力模态组合系数,以获得满足结构稳定性要求的最优初始预应力.同时,引入切线刚度矩阵特征值来检验张拉整体结构的稳定性.最后,采用该方法对平面和空间张拉整体网架结构求解最优初始预应力,验证了该方法的有效性. 展开更多
关键词 张拉整体结构 预应力优化方法 几何对称性 奇异值分解
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基于CR列式的平面体外预应力梁非线性有限元模型 被引量:1
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作者 邓继华 杨倩 +2 位作者 陈历强 谭平 田仲初 《湖南大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第3期62-70,共9页
将体外预应力筋视为在锚固位置和转向块位置分别与梁体固结及相连的常应变构件,基于锚固位置和转向块位置处体外预应力筋和梁体的几何关系,采用共旋坐标(co-rotational,CR)法导出体外预应力筋在结构坐标系中的切线刚度矩阵和杆端抗力.... 将体外预应力筋视为在锚固位置和转向块位置分别与梁体固结及相连的常应变构件,基于锚固位置和转向块位置处体外预应力筋和梁体的几何关系,采用共旋坐标(co-rotational,CR)法导出体外预应力筋在结构坐标系中的切线刚度矩阵和杆端抗力.结合常规的几何非线性CR平面梁单元,建立体外预应力平面梁的几何非线性有限元模型并编制了程序,对一简支梁算例的两个工况进行了几何非线性分析并与ABAQUS程序进行了比较.结果表明:不管是预应力施加工况还是承受外载工况,对于梁端水平位移、跨中竖向位移和体外筋轴力,两种方法得到的计算结果吻合良好,从体外筋轴力方面而言,本文方法更能体现体外筋为常应变构件的受力性能,因此可用于体外预应力结构的非线性有限元分析. 展开更多
关键词 体外预应力筋 几何非线性 有限元 切线刚度矩阵 CR法
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初始几何缺陷对钢梁内嵌式预应力组合梁抗火性能的影响
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作者 刘雨晨 郑志远 +1 位作者 鄢吉虎 聂俊 《建筑结构》 北大核心 2023年第3期80-86,共7页
为研究初始几何缺陷对钢梁内嵌式预应力组合梁抗火性能的影响,建立了钢梁内嵌式预应力简支组合梁在高温下非线性升温过程受力行为的有限元模型。通过考察梁的破坏形式、跨中挠度、侧向位移、拉索张力以及梁的曲率等关键参数的变化,得到... 为研究初始几何缺陷对钢梁内嵌式预应力组合梁抗火性能的影响,建立了钢梁内嵌式预应力简支组合梁在高温下非线性升温过程受力行为的有限元模型。通过考察梁的破坏形式、跨中挠度、侧向位移、拉索张力以及梁的曲率等关键参数的变化,得到初始几何缺陷对该预应力组合梁抗火性能的影响机理。分析结果表明:对于内嵌钢梁的预应力简支组合梁,初始几何缺陷形式可分为跨中弯扭屈曲和腹板局部屈曲两种,其中跨中弯扭屈曲对该预应力组合梁的抗火性能有一定影响。初始几何缺陷越大,该预应力组合梁跨中挠度随温度升高而下降的速率越大,临界温度更低。由于预应力拉索会随着组合梁变形协调,因此初始几何缺陷越大,同一温度下拉索应力与塑性应变也将更大。在高温破坏时,梁加载点处曲率最大,其次是跨中区段。初始几何缺陷形式影响了梁沿纵向的曲率分布,在第一阶弯扭屈曲形式的初始几何缺陷影响下,梁跨中曲率增大,但整体曲率所有下降;在第四阶弯扭屈曲影响下,梁跨中曲率减小,但整体曲率有所增大。 展开更多
关键词 抗火性能 初始几何缺陷 预应力筋 钢梁内嵌式组合梁 有限元模拟
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索穹顶结构整体可行预应力概念及其应用 被引量:73
6
作者 袁行飞 董石麟 《土木工程学报》 EI CSCD 北大核心 2001年第2期33-37,61,共6页
索穹顶结构是发展和推广Fuller张拉整体结构思想后 ,实现的一种新型大跨度空间结构。本文从索穹顶结构特有的杆件拓扑关系入手 ,提出了整体可行预应力 ,这一新概念 ,通过求解单位整体可行预应力 ,解决了多自应力模态下该体系稳定性判定... 索穹顶结构是发展和推广Fuller张拉整体结构思想后 ,实现的一种新型大跨度空间结构。本文从索穹顶结构特有的杆件拓扑关系入手 ,提出了整体可行预应力 ,这一新概念 ,通过求解单位整体可行预应力 ,解决了多自应力模态下该体系稳定性判定问题 ;通过求解预应力水平系数 ,对索穹顶结构的预应力优化设计做了研究 ,文章对若干算例的计算分析 。 展开更多
关键词 索穹顶结构 整体可行预应力 稳定性 优化设计
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多自应力模态索穹顶结构的几何构造分析 被引量:7
7
作者 袁行飞 董石麟 《计算力学学报》 CAS CSCD 北大核心 2001年第4期483-487,共5页
索穹顶结构是发展和推广 Fuller张拉整体结构思想后唯一实现的一种新型大跨空间结构 ,它的几何构造分析是一项非常重要的工作。本文在对一般空间杆件体系的分类、自应力模态和机构位移模态研究的基础上 ,从索穹顶结构特有的杆件拓扑关... 索穹顶结构是发展和推广 Fuller张拉整体结构思想后唯一实现的一种新型大跨空间结构 ,它的几何构造分析是一项非常重要的工作。本文在对一般空间杆件体系的分类、自应力模态和机构位移模态研究的基础上 ,从索穹顶结构特有的杆件拓扑关系入手 ,提出了单位整体可行预应力这一新概念 ,并最终解决了多自应力模态下该体系稳定性判定问题 ;通过对若干类型索穹顶结构的几何构造分析 。 展开更多
关键词 索穹顶 多自应力模态 几何构造 大跨空间结构 空间杆件体系 稳定性判定 拉压共存
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后张法预应力简支梁上拱度计算的精确公式 被引量:4
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作者 李新平 李泽雨 周晶 《公路工程》 2011年第5期22-24,32,共4页
把后张法预应力简支梁看作为压弯构件,考虑几何非线性的影响,通过建立平衡微分法,推导出后张法简支梁在预应力和自重作用下的挠度精确计算公式,并通过算例进行了比较验证。
关键词 几何非线性 预应力 后张法 上拱度 微分法
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柔性巨型摩天轮结构的非线性分析 被引量:7
9
作者 赵奋 丁洁民 +1 位作者 杨晖柱 郭小农 《同济大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第5期675-681,共7页
结合某摩天轮工程实例,分析柔性巨型摩天轮结构轮缘和拉索的受力性态,合理选择初始态预应力度,优化结构性能.考虑初始缺陷分别对轮盘以及摩天轮整体结构进行稳定分析,研究其非线性屈曲特征.同时考虑几何非线性和材料非线性进行弹塑性极... 结合某摩天轮工程实例,分析柔性巨型摩天轮结构轮缘和拉索的受力性态,合理选择初始态预应力度,优化结构性能.考虑初始缺陷分别对轮盘以及摩天轮整体结构进行稳定分析,研究其非线性屈曲特征.同时考虑几何非线性和材料非线性进行弹塑性极限分析,全面揭示其结构特性.分析和研究结果表明:预应力拉索的引入使得柔性巨型摩天轮结构具有明显的非线性特征,初始态预应力决定了结构受力性态,由辐射状拉索和立体桁架组成的轮盘结构提供了强大的抗侧和抗扭刚度,柔性巨型摩天轮结构稳定性能良好,塑性发展机制理想,最终破坏表现为强度破坏,弹塑性极限承载能力比较大,能满足摩天轮正常运行和暴风状态的要求. 展开更多
关键词 柔性巨型摩天轮 初始态预应力 几何非线性 非线性屈曲 材料非线性 弹塑性极限分析
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任意空间曲线预应力筋的管道摩擦及局部偏差损失研究 被引量:1
10
作者 周小勇 金文成 黎述亮 《公路交通科技》 CAS CSCD 北大核心 2009年第6期84-86,92,共4页
针对预应力混凝土桥梁结构,介绍了任意空间曲线型预应力筋的管道摩擦及管道局部偏差损失计算方法。通过引入非均匀B样条曲线,推导出预应力筋的管道摩擦及管道局部偏差损失的数值计算公式,该公式适用于任意空间曲线型预应力筋,并适合编... 针对预应力混凝土桥梁结构,介绍了任意空间曲线型预应力筋的管道摩擦及管道局部偏差损失计算方法。通过引入非均匀B样条曲线,推导出预应力筋的管道摩擦及管道局部偏差损失的数值计算公式,该公式适用于任意空间曲线型预应力筋,并适合编程计算。算例结果表明:对于空间转角较大的空间型预应力筋,当不考虑空间效应,采用简化公式计算方法会使摩擦损失及局部偏差计算结果偏小,且误差较大,导致最终得到的有效预应力值偏大,考虑预应力空间效应可减少简化计算的误差,较精确地计算出摩擦损失及局部偏差损失。 展开更多
关键词 桥梁工程 空间曲线预应力筋 非均匀B样条 预应力损失 几何参数
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有限元法在工程接触现象中的应用研究 被引量:1
11
作者 韩青 张毅刚 +1 位作者 宋威 祖青 《空间结构》 CSCD 北大核心 2007年第3期21-25,共5页
对于成形过程中具有几何大变形的体内预应力钢结构,索与结构的接触摩擦将会耗散大量能量,不搞清楚接触工作情况,就无法准确确定索力,同时也无法准确认识结构成形过程受力状态和预应力情况.本文采用接触有限元法对成形过程中具有几何大... 对于成形过程中具有几何大变形的体内预应力钢结构,索与结构的接触摩擦将会耗散大量能量,不搞清楚接触工作情况,就无法准确确定索力,同时也无法准确认识结构成形过程受力状态和预应力情况.本文采用接触有限元法对成形过程中具有几何大变形的预应力结构进行了接触成形过程研究,提出采用直接约束法可以较好地模拟此类接触问题.本文研究对施工中索力控制具有指导意义,同时为几何大变形预应力结构的设计提供一条新的途径. 展开更多
关键词 几何大变形 预应力 接触 有限元
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浅析预应力连续配筋中理论线形与实际线形的差别 被引量:4
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作者 李珠 高建全 《太原理工大学学报》 CAS 2004年第3期285-288,共4页
对预应力连续结构中预应力筋的线形、几何特征及等效荷载作了研究,给出了预应力筋等效荷载的计算公式;且用荷载平衡法分析了预应力连续配筋中的理论线形与实际线形两种方案的差别,为预应力混凝土结构的设计与施工提供了依据。
关键词 预应力筋 等效荷载 荷载平衡 几何特征值
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矩形平面预应力索网大变形静力计算的级数迭代法 被引量:1
13
作者 尚仁杰 李谦 +1 位作者 吴转琴 刘景亮 《应用力学学报》 CAS CSCD 北大核心 2009年第1期160-163,共4页
根据平衡荷载与索网变形及索拉力之间的关系给出了索网结构平衡的微分方程,得到了矩形平面预应力索网在均布荷载、均布拉力下不考虑几何非线性的变形曲面的一种级数解;通过对变形后索拉力的改变得到了近似考虑索网结构大变形几何非线性... 根据平衡荷载与索网变形及索拉力之间的关系给出了索网结构平衡的微分方程,得到了矩形平面预应力索网在均布荷载、均布拉力下不考虑几何非线性的变形曲面的一种级数解;通过对变形后索拉力的改变得到了近似考虑索网结构大变形几何非线性影响的级数迭代法,给出了修正的级数迭代法使计算收敛更加迅速;该方法应用在中关村文化商厦30m×70m平面索网的设计计算中,与非线性有限元计算结果比较验证了级数迭代法计算索网变形和索拉力大小的准确性,计算精度完全可以满足工程设计的需要。 展开更多
关键词 矩形平面预应力索网 大变形 几何非线性 微分方程 级数 迭代法
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预应力连续配筋的线形与等效荷载研究 被引量:9
14
作者 孙宝俊 《工业建筑》 CSCD 北大核心 1998年第11期19-23,共5页
通过对预应力连续结构中预应力筋的线形、几何特征值及其等效荷载所作系统的研究,给出了7种常用预应力筋线形与等效荷载,可直接用于工程设计。应用荷载平衡法对一计算实例作了分析。
关键词 预应力筋 线形 等效荷载 预应力连续配筋
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预应力局部单双层浅网壳结构的几何非线性稳定分析 被引量:6
15
作者 肖建春 马克俭 《空间结构》 CSCD 2003年第2期32-37,31,共7页
应用几何非线性有限元法,对不同形式的预应力局部单双层浅网壳结构在受全跨表面荷载作用时的整体稳定性进行分析.分析考虑了非对称分布荷载作用的情况.计算表明,结构在全跨表面荷载作用时,对称加载所对应的临界荷载不一定是结构的最小... 应用几何非线性有限元法,对不同形式的预应力局部单双层浅网壳结构在受全跨表面荷载作用时的整体稳定性进行分析.分析考虑了非对称分布荷载作用的情况.计算表明,结构在全跨表面荷载作用时,对称加载所对应的临界荷载不一定是结构的最小临界荷载.在采用相同橡胶垫支座的情况下,预应力可以略微提高结构的临界荷载,但结构的临界荷载仍小于固定铰接支承的非预应力浅网壳结构. 展开更多
关键词 预应力 网壳结构 几何非线性 非对称 临界荷载 稳定性
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有黏结预应力梁中预应力筋的几何非线性分析 被引量:1
16
作者 邓继华 邵旭东 刘海波 《重庆交通大学学报(自然科学版)》 CAS 北大核心 2012年第4期739-742,784,共5页
以常规的非线性平面梁元平衡方程为基础,将预应力束视为两端通过刚臂与混凝土梁元节点连接的平面杆元,在局部坐标系(随转坐标系)中计入预应力,根据刚臂在受力后只有刚体运动而本身不变形的特点,采用微分方法导出其在结构坐标系中的切线... 以常规的非线性平面梁元平衡方程为基础,将预应力束视为两端通过刚臂与混凝土梁元节点连接的平面杆元,在局部坐标系(随转坐标系)中计入预应力,根据刚臂在受力后只有刚体运动而本身不变形的特点,采用微分方法导出其在结构坐标系中的切线刚度矩阵,从而获得混凝土梁元与预应力束杆元在结构坐标系中的组合单元切线刚度矩阵;编制了程序,对预应力钢筋混凝土悬臂梁进行几何非线性分析;与ANSYS计算结果比较表明,提出的方法在非线性程度很高时仍能获得高精度数值解,具有对单元数量不敏感,预应力作为非保守荷载的特点容易被计入的优点。 展开更多
关键词 预应力 带刚臂的杆元 几何非线性 非保守系统 切线刚度矩阵
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拉索人行桥结构的分析 被引量:1
17
作者 刘开国 《建筑钢结构进展》 北大核心 2012年第6期47-49,共3页
拉索人行桥是一种新型结构,具有精巧的造型和显著的经济性。由于需要考虑预应力和几何非线性的影响,从而给这种结构的分析增加了难度。对拉索人行桥结构的静力与动力特性分析进行了研究,并采用能量变分原理进行了求解。通过一个算例说... 拉索人行桥是一种新型结构,具有精巧的造型和显著的经济性。由于需要考虑预应力和几何非线性的影响,从而给这种结构的分析增加了难度。对拉索人行桥结构的静力与动力特性分析进行了研究,并采用能量变分原理进行了求解。通过一个算例说明了其应用。 展开更多
关键词 拉索人行桥 预应力 几何非线性 静力与动力特性
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体外预应力空间双弦结构非线性分析 被引量:7
18
作者 刘航 《钢结构》 2004年第4期14-16,共3页
分析了体外预应力空间双弦结构的受力特点 ,建立了几何非线性有限元分析计算模型 ,并编制了相应的计算程序。通过计算结果与试验结果的比较 ,表明计算模型合理 ,程序计算精度良好 ,可用于对该类结构的非线性分析。
关键词 体外预应力 空间 几何非线性 结构非线性 非线性分析 计算模型 受力特点 有限元分析 计算程序 试验结果
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考虑初始几何缺陷的弦支穹顶结构预应力张拉失效模式及预警研究
19
作者 刘慧娟 杨绿峰 罗永峰 《土木工程学报》 EI CSCD 北大核心 2010年第S2期137-143,共7页
基于特征值屈曲分析理论,结合结构失效准则,针对弦支穹顶结构预应力张拉施工过程中的结构稳定承载力,提出基于有限单元法的特征值迭代法;采用该方法研究具有初始几何缺陷的弦支穹顶结构施工过程的失效模式,提出预应力张拉的失效判别方... 基于特征值屈曲分析理论,结合结构失效准则,针对弦支穹顶结构预应力张拉施工过程中的结构稳定承载力,提出基于有限单元法的特征值迭代法;采用该方法研究具有初始几何缺陷的弦支穹顶结构施工过程的失效模式,提出预应力张拉的失效判别方法及预警参数。计算发现:弦支穹顶结构预应力超张拉失效模式为网壳节点局部跳跃失稳引起整体结构失效,预警参数的下限为结构预应力超张拉下结构的屈曲临界荷载值。所提弦支穹顶结构失效模式和失效预警参数可为实际弦支穹顶结构预应力张拉施工的失效提供科学的预警、预防依据,保障施工安全。 展开更多
关键词 弦支穹顶结构 预应力超张拉 失效模式 施工荷载 初始几何缺陷
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体外预应力效应的有限元模拟方法 被引量:1
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作者 吕士军 孙建渊 《山西建筑》 2008年第24期294-295,共2页
对体外预应力钢索的传力特点进行了研究,推导了体外索单元刚度矩阵在桥梁有限元分析中的转换公式,从而得出两端带刚臂体外索单元的刚度矩阵,实现了体外预应力效应的有限元模拟。
关键词 体外预应力 刚度矩阵 刚臂 有限元
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