Stiffness Matrix Derivation of Space Beam Element at Elevated Temperature

Element stiffness equation is very important in structural analysis, and directly influences the accuracy of the results. At present, derivation method of element stiffness equation is relatively mature under ambient temperature, and the elastic phrase of material stress-strain curve is generally adopted as physical equation in derivation. However, the material stress-strain relationship is very complicated at elevated temperature, and its form is not unique, which brings great difficulty to the derivation of element stiffness equation. Referring to the derivation method of element stiffness equation at ambient temperature, by using the continuous function of stress-strain-temperature at elevated temperature, and based on the principle of virtual work, the stiffness equation of space beam element and the formulas of stiffness matrix are derived in this paper, which provide basis for finite element analysis on structures at elevated temperature.

一种多层组合梁自由振动分析的混合有限元法

基于截面等效,提出了多层组合梁的二维分析模型。使用混合能变分原理,以包含频率函数的节点位移及其能量对偶的应力分量为单元节点未知量,引入混合元对梁长方向进行离散,建立动力学状态空间控制方程;接着引入微分求积法(Differential Quadrature Method,DQM)对控制方程进行梁高度方向的离散,求得组合梁在不同轴力与边界条件下的动力学方程。以混凝土-木材组合梁、波形钢腹板梁和钢-混组合梁为例进行验证。该方法基于二维理论,可为梁理论提供假设依据和误差分析的基准。

小间距双柱盖梁墩抗震性能研究

由于地形限制,双柱盖梁墩的间距受到严格的控制。通过SAP2000,对小间距双柱盖梁墩的建模进行空间有限元动力分析,可以得到其在地震荷载作用下的纵横向桥墩和桩基的地震响应。利用UCFyber软件,建立纤维单元模型,对桥墩和桩基截面进行抗弯能力分析(考虑轴力),从而检验小间距双柱盖梁墩在地震荷载作用下的桥墩和桩基的抗震力学性能,对今后相应结构的抗震性能分析具有一定的参考意义。

基于天通卫星系统的天基测控技术

针对卫星测控资源紧缺的现状,为满足未来大规模卫星用户对测控资源的使用便利性这一需求,研究利用天通卫星进行近地低轨卫星测控服务的能力。天通作为高轨移动通信卫星系统,具有传输实时方便、服务安全可靠和综合效费比高等多方面的特点。首先,分析了天通卫星对不同倾角、轨道高度卫星的测控覆盖时长,以及对载人航天任务空间站和火箭进行测控的服务能力。然后,基于天通民用系统现有的系统架构,详细介绍了天通系统支持低轨测控的系统改造方案以及工作流程。最后,结合目前的技术发展趋势和天通卫星能力现状,描述了天通卫星在天基测控和低速中继两种任务场景中的应用前景。

正交框构式地道桥计算的板柱组合模型

针对框构式地道桥计算未充分考虑构件受力特性,采用相同空间板单元,求解未知数太多的缺点,本文提出了板柱组合模型的计算方法。在IBM 微机上进行的算例表明,这种方法的结果是令人满意的。

基于能量原理的空间结构无应力状态平衡方程推导

为探讨分阶段成形空间梁结构成形状态影响因素,基于最小势能原理推导空间梁结构无应力状态法平衡方程,分析结构最终状态的影响因素,并通过算例验证平衡方程的正确性和可靠性。研究结果表明:所推出的空间梁单元无应力状态法平衡方程正确可靠,可直接应用于分阶段成形空间梁结构任意阶段状态计算;对于由空间梁单元组成的分阶段成形结构,无论是否考虑结构的几何非线性效应,结构的最终状态只与结构体系、外荷载、边界条件以及空间梁单元的无应力状态量有关,而与结构具体的成形过程无关。

基于虚功原理表达的空间梁单元刚度矩阵分析

考虑任意空间梁单元存在 6个广义结点位移向量的一般情况 ,从虚功原理出发 ,严格地推导了空间梁单元刚度矩阵的表达式 .所得到的结果与文献中其他方法导出的结果一致 。

超高层建筑空间巨型框架的简化振动计算

对超高层建筑空间巨型框架的振动计算提出一个新的简化计算模型 ,将空间巨型框架简化为巨型柱和弹性地基上的巨型梁的组合 (二级框架柱考虑其轴向变形作为巨型梁的弹性地基 ) ,按空间刚架进行刚度分析 ;建筑物的质量集中于巨型梁的楼层 ,是一种新的简化的空间杆系 层模型。

高层钢结构双重非线性分析的塑性铰法

引入塑性铰的概念，建立了空间梁单元弹塑性刚度矩阵，同时考虑几何非线性、残余应力、端部约束等的影响，给出了一套钢结构复杂体系的有限元计算方法。理论上简单易行，具有良好的可靠性，为高层钢结构力学性能的实用分析奠定了理论基础。

空间桁架横梁分布式光纤变形监测与误差修正

空间桁架结构是一种具有低频、密模、非线性等复杂动力学特征的大型挠性空间结构,针对此类结构服役状态的智能辨识对于目前开展高轨深空探测研究具有重要意义。为此,该文提出了一种基于分布式光纤光栅传感技术的空间桁架横梁结构变形监测与反演方法。借助ANASYS有限元分析法,数值模拟得到横梁结构在不同载荷作用下的应变、位移分布特征,研究了基于位移算法的桁架横梁结构变形反演算法,计算得到空间桁架结构不同位置的挠度信息。在此基础上,构建了单边固支桁架横梁分布式光纤变形监测与反演系统,平均相对误差约为2.4%。最后,提出了一种用于横梁结构变形反演精度提升的误差分离修正方法,修正后平均相对误差下降了41.7%。研究结果表明,该文所提方法具有精度高,实时性好等优点,能为及时准确获取空间桁架结构展开形态,实现桁架形态自适应调节与主动控制提供有力保障。

空间圆弧曲梁刚架内力计算的矩阵位移法

利用力法推导出直角坐标下空间圆弧形曲梁的单元刚度矩阵,编制了含此类单元的空间刚架内力计算程序,并计算了工程实例.

三维空间实体-梁单元法中转换矩阵的推导

在总结现有钢管混凝土拱结构计算模型不足的基础上,提出了适用于进行钢管混凝土拱结构材料非线性分析的三维空间实体-梁单元法;给出了其分析的思路和结构刚度矩阵的一般形式;针对其刚度矩阵中的位移转换矩阵和坐标转换矩阵,给出了详细的推导过程,为自编该方面的有限元计算程序提供了参考资料。

深基坑环梁支护结构空间分析方法的研究

引入空间桩单元和空间曲梁单元,把深基坑支护结构中的环梁支护结构体系假设为带桩和环梁的空间框架。建立了简化的三维杆系有限元模型,并编制了相应的计算程序。工程实例的计算结果表明,本文提出的计算方法较为合理,具有一定的理论及工程应用意义。

空间梁单元切线刚度矩阵的精确分析方法

为有效进行空间刚架结构后屈曲分析,提出一种新的空间梁单元切线刚度矩阵的精确分析方法。首先用直接法建立梁单元杆端力与杆端位移的增量关系式,然后根据矩阵微分理论求出单元杆端力关于杆端位移的导数,在求导结果表达式中令杆端位移增量为0,即可得到梁单元切线刚度矩阵。对六层和二十层空间刚架结构进行了后屈曲分析。结果表明:所得的空间梁单元切线刚度矩阵具有足够精度,可有效用于大型空间刚架结构的后屈曲分析。

ANSYS在环梁支护结构体系中的应用

结合弹性地基梁法和深基坑支护结构中的环梁支护结构体系的特点,提出了基于通用有限元程序ANSYS的空间分析模型。工程实例的计算结果表明,利用此三维模型进行环梁支护结构体系的计算分析是可行的,有一定的应用价值。

空间钢框架几何非线性分析的新梁-柱单元

基于更新拉格朗日构形的增量虚位移原理,在其势能项中引入了全部六个应力分量,考虑了结构变形过程中由于力矩空间转动引起的连带弯矩影响及弓形效应,采用可计入单元剪切变形影响的三次多项式插值函数,详细推导了考虑剪切变形及力矩转动属性的空间钢框架梁-柱单元几何非线性切线刚度矩阵.利用框架节点的平衡条件对单元刚度矩阵进行简化,得到了结构整体的几何刚度矩阵.并通过算例证明了本方法的精确度和有效性.

MATHEMATICA在推导梁柱单元刚度矩阵中的应用

利用MATHEMATICA强大的运算能力,将考虑多种因素相互作用下的空间梁复杂的刚度矩阵的推导,化做简单的公式运算,避免了繁琐的编程调试和元素寻址,得到了能够考虑拉压、弯曲、剪切、扭转、翘曲耦合影响下的空间梁单元刚度矩阵。在推导过程中,根据影响因素的不同,运用分块技术,将刚度矩阵分解为若干块的正应力刚度矩阵、剪应力刚度矩阵,以及相互影响的相关矩阵,实现了对刚度矩阵的贡献分析。算例进一步验证了所得结果的正确性和优越性。

空间受力钢柱的双重非线性分析

使用塑性铰的概念，同时考虑几何非线性、残余应力、端部约束等的影响，对一系列空间钢柱在同时承受轴力和两个方向弯矩作用时的力学性能进行了模拟分析。与试验结果的对比分析表明，这种方法具有较好的准确性和可靠性，为高层钢结构空间力学性能简化分析奠定了理论基础。

柔弹性结构空间形态的非线性分析

计算力学领域柔软弹性结构的非线性分析是特别复杂的课题 ,更加困难与令人易于受挫的研究方向就是柔软弹性结构在各种复杂外力作用下的成形分析 (Form Finding)或者平衡构形曲线的寻找。迄今为止的研究者大都局限于周边固定约束下求解柔软弹性结构的平衡曲线 ,因此其计算方法不具备广泛适用性。本文提出的动边界支座位移非线性迭代法成功地解决了这一问题 ,在工程上具有重要的应用价值。

圆阵波束输出的高分辨方位估计

在研究波束域高分辨 ＭＵＳＩＣ算法的基础上，本文把阵元域 ＷＳＦ算法推广到波束域中。这两种算法对阵列的形式没有限制，可以应用于水声系统中常见的均匀圆阵波束输出。计算机仿真结果表明，对于圆阵波束输出，波束域 ＭＵＳＩＣ算法估计目标方位的性能优于阵元域 ＭＵＳＩＣ算法，而波束域ＷＳＦ算法则保持了阵元域ＷＳＦ算法的最佳方位估计性能。