结构静定特性对桥梁结构行为的影响

通过分析结构几何组成与结构静定特性的关系,论证了几何可变体系用于工程结构特别是大跨度桥梁结构的适宜性。从解的存在性及惟一性、非荷载作用的影响、结构刚度的影响以及平衡力系的影响等方面对静定结构和超静定结构的特性进行了比较。分析了相对刚度对超静定桥梁结构行为的影响。当结构的相对刚度过于悬殊时,桥梁结构行为会表现出某种奇异的特性。以连续刚构桥的墩柱以及悬索桥的加劲梁和主塔受力为例,阐述了这些部位的刚度越大,其受力越是不利。     

概念设计阶段的车身结构分析

在某款轿车的概念设计阶段,建立了概念车身结构的几何模型,采集了若干典型的车身梁截面.根据接头的力学特性,利用弹簧单元和刚性梁单元对接头进行了模拟,计算了车身5种典型接头的刚度.求取了概念模型的弯曲刚度、扭转刚度和模态,并与详细设计结果进行对比.结果表明,概念设计计算结果与详细设计的结果基本相近,说明采用所提出的概念设计方法,能够比较准确地预测车身结构的性能.     

索单元结构计算的内力全量迭代法

索结构传统的几何非线性的求解方法依赖于非常复杂而庞大的切线刚度矩阵,针对这种情况,根据几何非线性计算的基本原理,建立一种在理论上能收敛于精确解的几何非线性求解方法——内力全量迭代法,使计算结果的精度不依赖于切线刚度矩阵;根据计算方法的特点,探讨了在几何非线性计算中索单元的内力计算公式和迭代计算方法;为了保证迭代计算快速...     

斜拉桥活载几何非线性分析

介绍了斜拉桥的活载几何非线性原理及方法，并对某座斜拉桥进行活载线性和几何非线性计算，分析初始几何刚度、拉索垂度效应以及大位移效应对几何非线性的影响，分析了构件刚度及边界约束条件对斜拉桥非线性的影响。分析表明，初始几何刚度对斜拉桥的几何非线性影响最为重要．当计人初始几何刚度矩阵影响，按活载线性影响线加载法所得结果与几何非线性方法结果基本相同。当初始几何刚度不变，仅仅改变结构刚度及约束条件，对斜拉桥的几何非线性影响非常小。     

250t升船机提升卷筒的结构分析

文章讨论了升船机提升卷筒载荷处理方法，提出了对提升卷筒整体结构进行有奶元分析几何模型和力学模型，对卷筒的强度、刚度和稳定性进行了分析。     

隧道支护结构与抗震层及围岩系统抗震性能研究

基于刚度匹配原理,提出抗震层概念,即设置在隧道支护结构与围岩之间的泡沫混凝土层,其刚度介于隧道衬砌刚度与围岩刚度之间。并提出采用损伤指标和能量指标进行强震作用下隧道结构的抗震安全评价,包括利用损伤指标反映隧道抗震薄弱部位的损伤累积和渐进破坏过程。通过有无抗震层的隧道结构抗震安全评价,考察抗震层的抗震效果,研究结果对高烈度地震区隧道的抗震设计具有借鉴作用。     

铝合金车体的有限元分析和结构评估方法研究

为探究新型轻质铝合金车身的设计方法,本文中以铝合金下车体为例,重点探讨铝合金车体的有限元分析方法和结构的整体评估方法。首先采用shell单元模拟铝合金焊缝,建立车体的有限元模型,并对其基础性能进行仿真,其结果与弯扭刚度和模态实验的对比,弯曲刚度、扭转刚度、1阶弯曲模态和1阶扭转模态的误差分别为-2.45%,-3.59%,-3.43%和-2.73%,验证了铝合金车体有限元模型的正确性。然后为评估车体的传力性能,引入广义结构刚度的概念,通过对车体传力路径的识别,确定车体结构中的薄弱区域,并进行结构改进。改进后,在质量稍有增加(0.19 kg)的情况下,车体的弯曲刚度、扭转刚度、1阶弯曲模态和1阶扭转模态分别提升了5.59%,1.99%,2.42%和0.65%,表明了基于广义结构刚度的车体整体结构评估方法的有效性。     

水泥混凝土路面结构状况评价

本文论述水泥混凝土路面结构评价的重要意义，介绍了结构状况评价系统的建立过程，看重阐述结构刚度组成、接缝传荷能力、板底脱空的评定方法及步骤，建立了一套简便实用的水泥混凝土路面结构状况评价方法。     

概念车身框架结构的多变量截面参数优化

建立了由Timoshenko梁单元、Mindlin四边形板单元及接头单元构成的概念车身框架结构简化模型,并对该复杂结构进行了参数优化.为简易求解,将梁单元的力学特性参数转为截面几何变量,以梁单元、板单元截面几何参数为设计变量,以车身框架质量最小、刚度最大为目标,建立多目标优化模型,并采用Pareto遗传算法进行求解.算例表明:经过有限代进化,所有个体全部落入可行域内,并最终找到较优解;优化后的模型车身质量减轻,刚度提高.     

空间悬索结构的几何非线性分析

以某空间悬索结构在使用阶段的状态评估及维护项目为依托,结合有限元方法,采用节点刚结和抗弯刚度较小的梁单元来模拟索模型,用增量法与Newton-Raphson迭代法相结合的方法求解几何非线性问题.通过现场静载实验数据与计算结果进行对比分析.     

斜拉-悬索组合桥结构参数对自振特性的影响分析

该文以甘肃省文县伐子坝桥为工程背景,引入只受拉三维拉索单元,采用考虑几何非线性的子空间迭代法进行了模态分析,给出了斜拉-悬索组合桥自振特性的分析结果,并重点讨论了垂跨比、恒载集度、加劲梁刚度、主缆和斜拉索刚度等结构参数变化对该桥自振特性的影响,为斜拉-悬索组合桥结构设计理论提供了动力性能方面的参考。     

空间梁单元显式切线刚度矩阵推导

在开展桥梁、房屋、网壳、网架等杆系结构几何非线性分析或极限承载力计算时,需要空间梁单元的切线刚度矩阵。基于非线性问题的一般平衡方程和空间梁单元的非线性几何方程,推导应力应变一般线弹性关系下的空间梁单元显式切线刚度矩阵,该刚度矩阵中包含了由初应力和初应变产生的初应力刚度矩阵,为空间有限元程序的编制奠定了基础。     

基于白车身结构刚性化的结构灵敏度分析

白车身的刚度是影响整车NVH性能及操纵性的重要评价指标,通过结构灵敏度分析可获得最优的白车身结构刚度设计,而通过利用CAE分析对局部模型刚性化后的白车身刚度、模态性能变化计算结构的灵敏度是一种有效的结构优化参考方法。     

三塔斜拉桥结构刚度参数敏感性研究

针对三塔斜拉桥在活载作用下的结构刚度问题,以5种跨径三塔斜拉桥为分析对象,通过改变主梁、斜拉索、索塔等主要构件刚度值,计算结构在活载作用下的结构刚度差异,研究了三塔斜拉桥竖向刚度及边塔、中塔纵向变位刚度的影响。研究结果表明:增加索塔刚度尤其是中塔刚度对提高大跨径三塔斜拉桥的结构刚度更经济有效,而对于小跨径的三塔斜拉桥来说,则可通过改变主梁或斜拉索的刚度来实现。斜拉索的刚度对边塔纵向变位刚度的影响较为明显,主梁次之。中塔刚度对中塔纵向变位刚度的影响较为明显,而边中塔刚度同时增加与仅增加中刚度的影响效应相差不到5%。     

结构连接节点刚度识别的精细有限元分析

在进行结构计算时,一般采用主从节点法或是刚性材料法来处理节点刚性区问题。主从节点法往往高估节点区的刚度,刚性材料法则很难确定连接单元的几何、物理参数。该文以细长梁的平截面假定为依据,构建连接节点局部有限元模型的边界节点与整体结构有限元模型相应节点之间的约束方程,将连接节点局部三维实体(壳)有限元模型与整体结构空间杆系有限元模型相结合进行数值分析。采用此方法对一座多重组合体系拱桥主副拱连接节点的刚度进行识别。分析表明:对连接节点柔性行为的模拟可以使整个结构的计算结果更加精确。     

我国城市客运大客车车身结构强度研究

本文简要汇集了笔者近年来用有限元方法对中国城市客运大客车车身结构强度研究的主要成果。通过对多种型号城市大客车车身计算研究及主要强度指标的统计分析,总结了中国城市客车车身强度问题特点。从车身构造拓扑数据和构件几何参数等两个方面研究了影响车身强度的主要原因及改进设计对策。为车身结构优化设计提供了依据。文中提出了从“车身承载度”的概念评价大型客车车身承载力的方法。并用车身、底架变形比和车辆受载后、车身壳体吸收外力功所储存的应变能与总外力功之比等两种方法定义“车身承载度”。用这个理论指导车身设计、合理地匹配车身和底架之间的刚度、可以提高车身结构强度、并在实用中收到了较好的效果。     

索结构六节点等参元非线性有限元法

针对索结构几何非线性的特点,提出了一种六节点等参数单元有限元模型,采用5次多项式作为位移插值函数及单元初始形状函数,假定索是理想柔性,且满足胡克定律,基于修正的Lagrangian坐标描述法,建立了非线性有限元基本方程和切线刚度矩阵,利用Newton-Raphson法进行求解.     

断面结构刚度性能参数化应用

文章以某车型B柱断面为例,详细介绍了Hypermesh软件计算获得复杂断面结构刚度性能的过程,并通过定义尺寸参数为设计变量、性能参数为响应,运用试验设计和多项式拟合建立了复杂断面刚度性能与其结构尺寸之间的函数关系,且与实际断面性能对比拟合计算结果平均误差在5%以内。基于建立的断面结构刚度性能函数关系,实现无网格过程的复杂断面结构刚度性能快速评估,同时为断面结构尺寸、性能与白车身刚度性能之间的关联提供支撑。     

面向行人下肢保护的汽车前端结构刚度优化设计

为改善汽车的行人下肢保护性能,提出了一种基于多刚体动力学模型的汽车前端结构刚度设计方法。依据下腿型对保险杠的碰撞试验和汽车前端结构的有限元模型,仿真获得腿部碰撞区域的刚度参数和汽车前端的几何位置参数,在Maydymo中建立了该模型。利用全局响应法(GRSM)进行优化求解。以下肢胫骨加速度、膝部弯曲角度和膝部剪切位移这3个伤害指标归一化后的均方估计(MSE)为优化目标,以保险杠和副保险杠的屈服力和最大变形量为4个设计变量。结果表明:目标函数降低了73.9%,胫骨加速度下降了50.3%,膝部弯曲角下降了48.9%。这说明:对汽车前端结构刚度的优化可以有效提升其行人下肢保护性能。     

高速铁路路基结构的动力有限元分析

从轨道的几何不平顺角度出发,提出了列车荷载的简化计算模型。通过改变基床表层、底层及地基土的刚度,利用大型通用有限元软件ANSYS对路基进行非线性动力有限元分析,揭示基床及地基刚度对路基的变形、动应力及加速度的影响,并得出了一些有意义的结论。