用有限条带构造带旋转自由度的矩形膜元

根据有限条带思想构造了带旋转自由度的平面矩形膜元,此种单元可与矩形板弯曲单元耦合成平板壳单元,也可单独作为平面应力-应变问题分析单元;单元周边纵向采用线性位移模式和横向采用三次Hermite位移模式,与普通梁单元一致,因此可与梁单元耦合和叠加.为检验单元性能,对悬臂梁端受集中荷载、方板纯弯曲、悬臂梁端受剪切荷载三种问题进行了数值分析与比较,结果表明此单元具有良好的精度和可靠的收敛性.     

随动有限元法-非线性壳单元

推导了壳单元的随动有限元方程,详细论述了通过随动有限元方程将线性壳单元应用到几何非线性分析中的过程.通过将具有面内转动自由度的膜单元与DKT薄板单元组合,构建了一个线性的三角形平板壳单元,并基于推导的随动有限元方程,成功的构建了节点具有六个自由度的新型非线性壳单元,通过数值算例验证了这一单元的准确性,也证明了给出的随动有限元方程的正确性.     

具有Drilling自由度的膜单元的杂交／混合有限元法

本文扩展了Ｈｕｇｈｅｓ等建立的具有独立转动变量的变分原理，由此导出了杂交／混合有限元的列式方法。在此基础上，建立了一个具有ｄｒｉｌｌｉｎｇ自由度的杂交／混合膜单元。数值检验表明，本文的列式方法优于基于Ｈｕｇｈｅｓ等提出的变分原理的列式方法。另外，本文建立的单元能够顺利通过ＭａｃＮｅａｌ建议的标准考题，并已达到完善单元的标准。     

道碴厚度对轨道结构的影响

建立了车轮－轨道－道碴为一体的有限元动力计算模型，在这个计算模型中，钢轨被离散成平面梁单元，道碴是作为附加自由度包含在梁单元中。这种处理方法，使得作为附加自由度的道碴可在单元水平上进行刚度，阻尼和质量的迭加从而极大地降低了总刚度矩阵的带宽。     

初始平衡状态的接触网有限元模型

为准确和快速地计算接触网初始平衡状态的吊弦长度、静态刚度、固有频率和模态振型,分别用索单元和梁单元建立了接触网有限元模型.结果表明:单元类型的选择对接触网静态和动态的结果影响可忽略不计;索单元的自由度数目少,可提高计算效率;计算静态刚度和模态振型时,需先确定接触网平衡位置且考虑单元轴向刚度.     

非线性的变曲率薄壁曲梁单元

将薄壁曲梁理论直接与有限元技术相结合，演引出一种新的薄壁曲梁单元，这种梁单元除计算及剪切变形外，还在6个自由度的初等梁的公式上，增加一个自由度，以考虑翘曲效应，并在推导过程中，考虑了曲梁曲线变曲率的影响，通过计算实例比较，说明这种梁单元的工作性能是良好的。     

无背索斜塔斜拉桥的稳定性分析

以长沙市洪山大桥为工程背景，采用每个单元有14个自由度的梁段单元，根据薄壁杆件力学及势能驻值原理推导了其单元刚度矩阵，并对无背索斜塔斜拉桥主梁的稳定性进行了分析。     

旋转压实次数对Superpave混合料设计和性能的影响

为研究旋转压实次数对Superpave混合料设计及性能的影响,对Superpave20和Superpave25两种沥青混合料在不同旋转压实次数(75、100和125)下进行了设计,对得到的各类混合料进行了车辙、低温小梁弯曲、浸水马歇尔稳定度、冻融劈裂等试验,计算了沥青膜厚度,并铺筑了相应的试验段.通过室内试验和现场检测发现:增加旋转压实次数并不一定会降低设计沥青用量;当设计旋转压实次数增加25次时,沥青混合料动稳定度可以增加15%～30%;增加旋转压实次数对混合料的低温性能和抗水损害性能影响很小,沥青膜厚度随旋转压实次数的增加而增加.结果表明当集料的性能和现场施工工艺满足要求时,可适当的增加设计旋转压实次数,以提高混合料的路用性能.     

基于有限元法的柔性体变形实时模拟

利用有限元方法对柔性体进行了物理建模,实现了柔性体的实时变形模拟.采用单元刚度弯曲的方法,不断纠正单元节点力,使得单元体在较大旋转时仍能得到正确的变形.从旋转矩阵的角度分析了利用单元刚度弯曲时单元发生逆转的原因,并提出了对逆转单元的处理方法.并通过重心坐标,把表面模型与四面体网格模型相对应,使得柔性体在不丢失表面细节的同时又能实现实时的变形模拟.     

有限元模型中自由度层次的带宽优化算法

为提高有限元分析的计算速度,针对有限元模型中节点在整体结构自由度向量中参与自由度个数不等的情况,建立了自由度层次的带宽优化算法．根据自由度的邻接关系设置邻接矩阵,由邻接矩阵建立树层次结构,并利用顶点可移动判据对树宽进行优化,对树层次结构中的同层顶点按照未编号下层度的升序编号．该方法无需人工干预也能获得Burgess算法的最优带宽,能解决有限元模型中同时使用多种单元、主从节点或非节点连接技术引起的带宽优化问题．     

具有扭转自由度的五节点索单元非线性有限元法

常见的索单元不具有沿轴向的转动自由度,但是在研究输电线覆冰舞动时,轴向的扭转不可忽略,基于此,提出一种新的通用的五节点索单元非线性有限元模型.该模型具有转动自由度,并考虑轴向变形与扭转变形的耦合,采用四次多项式作为位移插值函数及单元形状函数,运用全Lagrangian坐标描述法,由虚功原理建立了有限元基本方程和单元切线刚度矩阵,集成后利用Newton-Raphson法迭代求解.这样建立的非线性有限元分析方法不仅适用于一般悬索结构的分析,也适用于输电线这类需考虑扭转的特殊悬索结构的分析.算例结果表明,方法正确有效,具有较好的通用性,适用于各类悬索结构的分析、设计.     

质量弹簧阻尼旋转系统的动频和复模态运动

为探讨复杂结构在离心振动复合环境下的动力学行为,建立了旋转系统的动力学方程,计算了系统的特征频率和复模态矢量,并对复模态矢量进行复分解,得到了系统复模态运动的表征.研究表明,两自由度质量弹簧阻尼旋转系统存在特征频率和2阶复模态;系统特征频率与旋转系统的转速有关,并受离心软化和科氏阻尼的影响;科氏阻尼导致系统出现复模态矢量,质点做极化的圆运动,说明科氏阻尼引起了旋转系统的运动耦合;科氏阻尼不是物理阻尼,不引起系统自由振动的衰减.     

含压电致动器的夹层板有限元分析

依据Hoff型夹层板理论以及纤维增强型复合材料和压电致动器的本构关系，首次建立了每个结点具有7个位移自由度的含压电致动器的四结点矩形复合材料夹层板单元。数值算例表明，该方法具有良好的计算精度 。     

曲线连续梁桥计算分析

本文介绍了曲线连续梁桥的一种实用便捷的计算方法。它以八自由度曲杆有限单元法为基础，运用数学工具软件MATLAB求解曲线连续梁桥的曲杆模型在各种外力作用下的内力和位移影响线。     

连续弯梁桥车—桥系统动力分析

本文提出连续弯梁桥在车辆动荷载作用下的耦合振动分析方法，将弯梁桥离散成多自由度体系，采用水平曲梁单元及集中质量，计入瑞雷粘性阻尼的影响，车辆力学模型采用双轴分段双线性弹簧-质量的二自由度体系，应用数值方法，分析车辆振动荷载作用下的桥梁动力响应，探讨了车辆行驶速度、桥梁弯道半径、刚度比、桥面不平及频率比对桥梁挠度及弯矩动态增量的影响，编写了计算机程序（Fortran)。数值计算结果与简支曲梁无限自由度解[1]的结果相吻合。     

有限元分析中三维体元和梁元的非节点连接

在对三维体元任一点移动和转动分析的基础上,导出了体元和梁元恰当连接应满足的多点约束方程,通过直接代入梁元的单元分析进行自由度替换实现了体梁的良好连接.本文方法对体元和梁元的连接形式具有较强的适应能力,应用方便,算例表明具有较高的数值精度.     

有限元分析中三维体元和梁元的非节点连接

在对三维体元任一点移动和转动分析的基础上,导出了体元和梁元恰当连接应满足的多点约束方程,通过直接代入梁元的单元分析进行自由度替换实现了体梁的良好连接.本文方法对体元和梁元的连接形式具有较强的适应能力,应用方便,算例表明具有较高的数值精度.     

箱梁的空间振动分析探讨

本文采用三角形板单元对箱梁分段建立运动微分方程,解出模态,对整体结构动态综合时进行了缩阶,求出结构的低频模态。在Zienkiewicz处理单元刚度矩阵奇异问题方法的基础上,提出采用假设板单元面内转动质量系数的方法处理质量矩阵的奇异问题。本文还用坐标总集推导了总装方程,结果表明,所作近似与各分段模态间之正交性等价。算例表明:对板单元刚度、质量矩阵奇异性问题在不计结点之面内转动自由度时之处理方法将是可行的。有限元法与动态子结构法结合(简称FEDS)对箱梁进行动态分析是有效的。     

考虑翘曲影响的曲线箱梁桥隔震结构研究

为更好研究夹层橡胶隔震结构在连续曲线箱梁桥中的作用,文章探讨了一种箱梁单元,考虑翘曲效应影响,其增加了一个翘曲位移自由度,同时考虑形心与剪心不重合的偏心影响,对照非隔震结构,对比分析夹层橡胶隔震结构的隔震效果。     

精镗孔液膜阻尼系统仿真及工作可靠性分析

对精镗孔液膜阻尼系统进行单自由度仿真分析,得出阻尼器的最优阻尼系数响应振幅达到最小值.并对最优参数阻尼器的工作可靠性进行分析,找出影响阻尼器工作可靠性的关键因素及解决方案.有利于液膜阻尼技术在精密孔加工中的推广应用,具有很重要的理论价值和实际意义.