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空间杆系结构内力与变位的一种新解析法

应用数学和力学 1989年第7期10卷 597-604页

作者：袁发荣陈雪峰陕西机械学院

本文以有限元法的思想为基础,引用Diracδ函数和Heaviside step函数,将梁的弯曲问题的初参数法推广应用到杆系结构,并据此改进超静定结构分析中的混合法,提出空间杆系结构内力与变位分析的一种新方法.采用本文提供的新方法分析杆系结构... 详细信息

本文以有限元法的思想为基础,引用Diracδ函数和Heaviside step函数,将梁的弯曲问题的初参数法推广应用到杆系结构,并据此改进超静定结构分析中的混合法,提出空间杆系结构内力与变位分析的一种新方法.采用本文提供的新方法分析杆系结构的内力与变位的问题,可使整个推导过程与所得解答更加简洁精确.

关键词：空间杆系结构端点点(数学) 杆件单元

基于Sugeno型模糊神经网络的空间杆系结构的压电驱动器主动控制

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工程力学 2013年第8期30卷 272-277页

作者：朱熹育王社良朱军强西安建筑科技大学土木工程学院西安710055

基于自主研发的压电主动杆件的振动控制特性,采用主动杆件两端节点的相对位移和相对速度作为输入以及控制电流作为输出,设计了空间杆系结构的Sugeno型模糊神经网络控制系统。首先通过LQR方法对结构进行控制产生训练数据样本,再利用神经... 详细信息

基于自主研发的压电主动杆件的振动控制特性,采用主动杆件两端节点的相对位移和相对速度作为输入以及控制电流作为输出,设计了空间杆系结构的Sugeno型模糊神经网络控制系统。首先通过LQR方法对结构进行控制产生训练数据样本,再利用神经网络的自适应学习功能进行模糊划分及产生模糊规则,最后利用模糊系统的推理能力对空间杆系结构模型进行基于地震响应的主动控制仿真,同时与基于经验的Mamdani型模糊推理规则进行仿真对比。仿真结果表明两种模糊推理模型对结构模型的控制都能达到良好效果,但是由于Sugeno型模糊推理的计算简单,其仿真速度比Mamdani型模糊推理快几十倍,而且省去了人为的经验总结过程,因而采用Sugeno型模糊神经网络控制器更能满足工程应用的要求。

关键词：空间杆系结构压电驱动器模糊神经网络主动控制仿真

基于模态阻尼指标的空间杆系结构作动器位置优化

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湖南大学学报(自然科学版) 2024年第7期51卷 1-9页

作者：万华平马强薛宇胡鹏华葛荟斌罗尧治浙江大学建筑工程学院浙江省空间结构重点实验室

针对空间杆系结构作动器的位置优化问题，本文基于线性二次型最优控制理论（LQR），建立了空间杆系结构振动的主动控制系统，提出了目标控制模态的模态阻尼最大化的作动器位置优化准则.采用四角锥网架结构和Levy型索穹顶结构来验证本文... 详细信息

针对空间杆系结构作动器的位置优化问题，本文基于线性二次型最优控制理论（LQR），建立了空间杆系结构振动的主动控制系统，提出了目标控制模态的模态阻尼最大化的作动器位置优化准则.采用四角锥网架结构和Levy型索穹顶结构来验证本文方法的有效性，并在控制效果和控制能量输入两方面与常用的模态控制力方法进行了对比分析.结果表明：随着作动器数量的增加，本文方法的控制效果和控制能量输入比模态控制力方法提升更快；在作动器数量相同或控制能量输入相同时，本文方法对外界激励的控制效果优于模态控制力方法.

关键词：空间杆系结构模态阻尼主动振动控制作动器位置优化序列前向选择

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空间杆系结构实用几何非线性分析

力学季刊 2001年第3期22卷 300-306页

作者：丁泉顺陈艾荣项海帆同济大学土木工程防灾国家重点实验室上海200092

从简单实用的角度论述了空间杆系结构的几何非线性分析方法。文中分析了非线性有限元方法的求解过程,特别强调决定几何非线性收敛结果的关键问题,即由节点位移增量计算单元的内力增量。通过引入随转坐标系,论述了平面和空间梁单元小应... 详细信息

从简单实用的角度论述了空间杆系结构的几何非线性分析方法。文中分析了非线性有限元方法的求解过程,特别强调决定几何非线性收敛结果的关键问题,即由节点位移增量计算单元的内力增量。通过引入随转坐标系,论述了平面和空间梁单元小应变时单元内力增量的计算问题。针对杆系结构的大应变问题,从有限应变理论出发进行分析,提出了对该问题的有效处理方法,并且用实例进行了验证。计算结果表明,该实用几何非线性分析方法是可靠和有效的。

关键词：空间杆系结构几何非线性实用分析小应变理论大应变有限元单元内力增量随转坐标系现代工程结构非线性连续介质力学

基于改进应力变化率法的空间杆系结构鲁棒性分析

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振动与冲击 2014年第18期33卷 77-83页

作者：刘国光武志玮刘慧源谭振中国民航大学机场学院天津300300

为研究空间杆系结构鲁棒性及结构失效模式预测方法,将杆件关键系数引入应力变化率法用于结构失效模式预测和结构可靠度分析以考虑悬链线作用对杆件失效模式的影响。利用ANSYS数值模拟分析了静力阶跃荷载和竖向地震荷载作用下单层星型穹... 详细信息

为研究空间杆系结构鲁棒性及结构失效模式预测方法,将杆件关键系数引入应力变化率法用于结构失效模式预测和结构可靠度分析以考虑悬链线作用对杆件失效模式的影响。利用ANSYS数值模拟分析了静力阶跃荷载和竖向地震荷载作用下单层星型穹顶结构杆件失效模式,对比了考虑杆件关键系数前后应力变化率曲线。作为对比分析,应用有限元软件ALGOR分析了一种新型张弦桁架结构在7种局部构件损坏工况下剩余构件内力变化的敏感性系数,分析了结构可靠度的鲁棒性并同传统张弦桁架结构进行了对比。结果表明,考虑杆件关键系数后显著提高了临界破坏发生前若干荷载步的应力变化率,从而可利用该方法在结构失效前进行预警。通过改变下弦拉索的数量和布置方式可有效降低其对构件内力变化敏感性的影响,从而有效提高结构可靠度。在断索工况下,该高冗余度张弦桁架结构可提高结构抗连续性倒塌能力,延长结构从局部破坏到全部倒塌的过程,增加了结构安全储备,增强了结构抵抗灾变荷载的能力。

关键词：鲁棒性应力变化率法空间杆系结构失效模式预测

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形状语法驱动空间杆系结构的构型合成

计算机辅助设计与图形学学报 2011年第11期23卷 1924-1930,1937页

作者：王仁华赵宪忠同济大学土木工程学院上海200092 江苏科技大学土木工程与建筑学院镇江212003

结构合成方法可借助优化技术从结构概念设计阶段的诸多方案中选出最佳结构,但须先由形状语法定义一组可行的结构形状变化方法描述结构构型,故结构形状语法是该合成方法的基石.通过结构几何构成分析及构型重分类,归纳出相应分类结构的形... 详细信息

结构合成方法可借助优化技术从结构概念设计阶段的诸多方案中选出最佳结构,但须先由形状语法定义一组可行的结构形状变化方法描述结构构型,故结构形状语法是该合成方法的基石.通过结构几何构成分析及构型重分类,归纳出相应分类结构的形状语法特征;深入研究平面结构形状语法及空间杆系结构特点,提出利用支撑体系拓展平面桁架结构形状语法,以替代空间多面体基本单元描述空间结构构型,演绎出其结构构型合成的形状语法;并提出形状语法合成空间杆系结构构型的方法.多类结构合成过程表明,"平面三角形+支撑体系"的结构形状语法可广泛用于空间杆系结构的构型合成.

关键词：空间杆系结构结构合成方法结构形状语法结构构型描述

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空间杆系结构有限元计算结果的可视化

甘肃工业大学学报 2001年第3期27卷 35-37页

作者：陈晓霞邢静忠甘肃工业大学机电工程学院甘肃兰州730050 甘肃工业大学基础科学系甘肃兰州730050

针对空间杆系结构有限元计算结果的特点 ,提出了一种适合于空间杆系结构有限元计算结果图的生成方法 .利用有限元计算结果文件生成变形图、计算截面的内力图、应力图 ,用图形直观地显示杆系结构受力变形的情况及其用户所感兴趣单元上的... 详细信息

针对空间杆系结构有限元计算结果的特点 ,提出了一种适合于空间杆系结构有限元计算结果图的生成方法 .利用有限元计算结果文件生成变形图、计算截面的内力图、应力图 ,用图形直观地显示杆系结构受力变形的情况及其用户所感兴趣单元上的内力和应力情况 ,并给出了QTZ2 5型塔式起重机的有限元计算结果图的生成算例 .该方法生成速度快 ,算法简洁 .

关键词：空间杆系结构有限元法可视化变形图内力图应力图塔式起重机

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空间杆系结构的弹塑性大位移分析

空间杆系结构的弹塑性大位移分析

作者：吴可伟清华大学

学位级别：硕士

近几十年，对空间杆系结构进行同时考虑几何非线性和材料非线性的分析受到众多学者关注。而如何在结构几何非线性分析的基础上考虑杆件的塑性发展是空间杆系结构弹塑性大位移分析的关键问题。目前，虽然已提出多种方法解决这个问题，但... 详细信息

近几十年，对空间杆系结构进行同时考虑几何非线性和材料非线性的分析受到众多学者关注。而如何在结构几何非线性分析的基础上考虑杆件的塑性发展是空间杆系结构弹塑性大位移分析的关键问题。目前，虽然已提出多种方法解决这个问题，但这些方法都存在一些各自的弊端。为此，本文围绕空间杆系结构的弹塑性大位移分析开展研究，基于杆件理论研究了杆件截面的弹塑性性能并推导了空间梁单元的弹塑性切线刚度矩阵。为获得非线性问题的解答路径，本文首先回顾了结构非线性问题求解中广泛应用的柱面弧长法，建议了可以加快收敛速度的线性搜索法。随后，本文基于杆件有限元理论推导了空间梁单元的几何非线性切线刚度矩阵，并通过算例验证了该单元的可靠性。此两项工作为空间刚架结构的弹塑性大位移分析奠定了基础。为考虑杆件的弹塑性变形并适当降低结构弹塑性分析的计算量，本文借鉴塑性铰法将杆件塑性变形集中于杆端截面的思想，假设塑性集中于单元杆端截面，而内部截面均为弹性截面。在单元两端的弹塑性截面上，将截面分割为若干小块面积，通过对小块面积弹塑性性能的分析，求出两端截面的弹塑性刚度，再将其与杆件内部弹性部分的截面刚度沿杆长进行Gauss-Lobatto积分，从而获得梁单元的弹塑性刚度矩阵。为准确分析杆端截面小块面积的弹塑性性能，基于材料非线性增量有限元法，本文推导了小面积中心点应力应变的增量本构矩阵，该本构关系考虑了材料的应变等向强化。此外，本文对材料非线性有限元分析过程中小面积可能的加卸载情况进行了详细分析，并提出了有效的应力调整算法以修正计算过程中偏离屈服面的应力值。鉴于与空间梁单元的差异性，本文推导了空间桁架单元弹塑性切线刚度矩阵，并介绍了基于Return Mapping算法的单元内力计算方法。数值算例表明，该桁架单元模型可适用于杆件数量较多的网壳结构。基于上述理论分析，本文以Fotran95为平台编制了空间杆系结构弹塑性大位移分析程序，该程序能够有效跟踪结构的荷载-位移全过程曲线。本文利用该程序计算了若干数值算例，并与通用有限元软件ABAQUS和ANSYS进行了计算结果的对比，验证了程序的可靠性。

关键词：空间杆系结构弧长法大位移弹塑性稳定

具有任意连接和约束的空间杆系结构静力分析的回传波矩阵法

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力学季刊 2008年第4期29卷 544-555页

作者：蔡国强聂国华同济大学航空航天与力学学院上海200092 太原理工大学土木系太原030024

本文发展了具有任意连接和约束的空间杆系结构静力分析的回传波矩阵法。以杆端位移和转角为基本未知量,通过结构所有节点的平衡方程和位移协调条件,推导出传递分配矩阵和载荷源向量,并进一步利用设定的同一杆件两个局部坐标系下杆端位... 详细信息

本文发展了具有任意连接和约束的空间杆系结构静力分析的回传波矩阵法。以杆端位移和转角为基本未知量,通过结构所有节点的平衡方程和位移协调条件,推导出传递分配矩阵和载荷源向量,并进一步利用设定的同一杆件两个局部坐标系下杆端位移之间的关系,最终得到结构的回传矩阵。据此可求出结构所有杆件的杆端位移及杆端内力。对不同的杆件连接形式,如刚接、铰接、半刚接,以及不同的约束情况,如固定支座、铰支座、定向支座等,本文推导出了空间杆系结构的回传波矩阵表达式,可直接用于相应空间杆系结构内力的计算。同时,针对一个具体刚架结构进行了算例分析,并通过与弯矩分配法和有限元结果的比较,验证了本文方法的精确度。

关键词：空间杆系结构回传波矩阵法传递分配矩阵载荷源向量弯矩分配法