一、ANSYS中结构刚度矩阵的求解（论文文献综述）
张宁强[1]（2021）在《两跨连续时摩擦滑移悬链线索的理论分析与二次开发》文中进行了进一步梳理索作为大跨度结构中的受拉构件,以其高效、经济、轻质等特点在缆索吊装系统、悬索桥等大跨结构中起着重要作用,而在索的计算理论中,两跨连续索的自重、找形、摩擦滑移等问题,始终无法避免。为解决此类问题,在学习和总结国内外学者研究的基础上,在两索段总原长已知且不变的前提下,通过对两索段重新分配原长进而求解索段内力,并据此在ANSYS中创建了考虑索自重的两跨连续时摩擦滑移悬链线索单元,对索的摩擦滑移问题进行模拟且无需复杂的找形计算。首先,基于单跨悬链线索的迭代求解理论,得到局部坐标系下单跨悬链线索的刚度矩阵和跨中垂度;通过坐标转换矩阵,得到整体坐标系下单跨悬链线索的刚度矩阵,并进而将其扩展叠加,得到整体坐标系下两跨连续悬链线索的刚度矩阵。考虑到实际工程中索与滑移节点处的摩擦作用,依据滑移节点处摩擦理论,得到摩擦滑移节点处的传力系数表达式。然后,在两索段总原长已知的且不变前提下,由两跨连续时摩擦滑移悬链线索单元的两索段原长变化范围,确定索段原长初值;通过单跨悬链线索计算理论与传力系数表达式,求得索段内力和滑移点处的传力系数,进而判断索段滑移状态并以数值形式描述;根据对索段滑移状态描述的数值,对两索段原长重新分配并更新索段内力与传力系数,再次对两索段原长重新分配,直至索段内力满足平衡关系。得到最终的索段原长后,进而求得索单元的内力等其它基本量。其次,利用FORTRAN语言,将两跨连续时摩擦滑移悬链线索单元的算法写入用于UPFs二次开发的核心文件中,开发出自定义版本的ANSYS。既丰富了ANSYS单元库,还可以将自定义单元与ANSYS自带单元联合使用以满足工程需要。最后,通过在ANSYS中调用两跨连续时摩擦滑移悬链线索单元,对两跨连续索算例进行验证,并对输电导线展放施工、悬索桥主缆架设、缆索吊装系统的简化模型模拟分析。分析结果与其他文献对比,证明了本文算法计算的可靠性与结果的正确性,同时验证了本文算法对实际工程中两跨连续悬链线索的摩擦滑移问题求解的可行性,且避免了复杂的找形计算。
张阳山[2]（2021）在《大跨度公路斜拉桥极限承载力分析》文中认为本文以主跨828m的池州长江公路大桥为工程背景,建立了桥梁的空间三维初始有限元模型。在通车前对桥梁展开了初始状态测量和现场静载实测,根据初始状态测量结果,以桥面线型为主要控制目标、斜拉索索力为次要控制目标为原则,在实际工程合理范围内,通过调整初始有限元模型中的主要参数得到初始平衡状态的几何位置——初始平衡构型,利用通车前静载实测数据来进一步验证所建立的初始平衡构型的正确性。此时的模型能够真实的反应出斜拉桥结构的静动力特性,并且能够用于桥梁的健康检测和状态评估实用价值。在此基础上,基于极值点失稳概念,从初始平衡构型出发进行了极限承载力分析。主要分析了非线性因素对极限承载力的影响,详细讨论了在不同活载作用下的桥梁失效路径,从整体上把握桥梁的极限承载力行为和安全储备。不仅可为同类型桥梁的设计提供参考,同时也可为池州长江公路大桥的健康监测系统设计提供依据。研究有重要的理论意义和和工程实用价值。论文的主要工作和结论包括:1.根据池州长江大跨度斜拉桥设计图纸建立了空间三维初始有限元模型。阐明了斜拉桥在设计索力和恒载共同决定的初始平衡状态的几何位置——初始平衡构型。依据桥梁通车前的初始状态测量,给出了获得初始平衡构型的方法,利用通车前静载实测数据来进一步验证所建立的初始平衡构型的正确性。以初始平衡构型为起点并经过实验验证的有限元模型,可以作为桥梁的基准有限元模型,在此基准有限元模型基础上进行后续计算分析的结果更可信性和和工程实用价值。2.在基准有限元模型基础上,研究了几何非线性、材料非线性以及不同活载分布对桥梁极限承载力的影响,分析了在不同活载分布下桥梁结构的失效路径。结果表明:斜拉桥在达到极限承载力之前几何非线性并不明显;只在主跨施加均布活载比在全部跨施加均布活载对斜拉桥的危害更大。3.大跨度斜拉桥的极限承载力取决于各构件的材料非线性行为,并且是由斜拉索的材料非线性控制;基于同时考虑几何与材料双重非线性的极值点失稳概念计算得到的极限承载力更加符合实际;在不同活载分布作用下,斜拉桥都是从斜拉索首先达到材料强度后失效,主梁挠度增大随之导致桥梁破坏,活载分布不同首先失效的位置不同。
杨航[3]（2020）在《基于区域描述的显式拓扑优化方法研究及应用》文中研究指明随着科学技术的突飞猛进,结构拓扑优化设计理论取得了长足的发展和进步,并在汽车制造、航空航天和武器研发等领域中的应用愈加广泛。然而传统拓扑优化方法一般都以隐式的方式来对结构边界进行几何描述,这往往导致优化结果可制造性差,难以对重要的几何特征尺寸进行精确控制等问题。本文所选用的基于显式描述的移动可变形组件（Moving Morphable Components,MMC）拓扑优化框架能够在一定程度上克服已有拓扑优化方法的缺点和不足,并且在不同学科领域中有着广阔的应用前景。当前在MMC拓扑优化框中所优化结果几乎都是实心的矩形截面结构,然而在工程领域中一些承载类的框架（车体骨架、卫星伸展臂、大型空间望远镜的桁架支撑等）及加强筋设计中往往存在不同类型截面的构件（圆形、空心、T型、I型和U型等）。值得注意的是在不同边界条件和载荷工况下选择合适类型的构件会使整体结构拥有更加优良的力学性能,此外在设计域内存在一些由不同几何特征组成的复杂非设计结构区域。这些都对MMC拓扑优化框架的建模能力提出了新的要求和挑战。在MMC拓扑优化框架下,本文充分考虑在工程领域中空间结构建模的复杂性,提出了不同维度下多种类型组件拓扑描述函数（TDF）的构造方式及相关的拓扑优化方法,并基于此进一步开展装甲车加强筋拓扑优化应用尝试。具体研究内容如下:本文发展了一种基于区域面积函数描述的二维移动可变形组件（MMC）拓扑优化方法。该方法针对多边形组件的显式描述展开研究,通过建立设计域中任意节点与二维多边形组件中各个关键点之间的区域面积相关性表达式,用于构造二维组件的拓扑描述函数。所提出的方法具有非常直观的建模效果,扩展了二维组件拓扑描述函数的建模方式,且能将其运用于任意二维多边形组件拓扑描述函数的构造中。在此基础上结合组件间的“布尔操作”对二维多截面组件进行建模,使组件的变形能力更加灵活。在实际工程中大部分结构为多面体几何模型,为此本文在对二维组件建模方法扩展的基础上,发展了一种基于区域体积函数描述的三维移动可变形组件（MMC）拓扑优化方法。该方法针对多面体组件的显式描述展开研究,通过建立设计域中任意节点与多面体组件中关键点和面所构成的体积相关性表达式,用于构造多面体组件的拓扑描述函数。在此基础上结合组件之间的布尔操作可以用于不同截面类型直型组件的建模。所提出的方法对三维多面体组件的建模方式进行了扩展,能够将组件中关键点的坐标直观用于组件拓扑描述函数的构造。本文还开发了两种空间柔性可变形组件,能够将其运用到一些非经典的退化解拓扑设计中。在实际工程应用中还存在大量类似柱类、轴类、杆类等具有旋转体特征的结构。为此本文从旋转体数学定义出发提出了一种基于区域旋转体描述的三维移动可变形组件（MMC）拓扑优化方法。该方法针对旋转体组件的显式描述展开研究,结合自定义的体截面函数和端截面函数,提出了旋转体组件拓扑描述函数的构造方式,解决了MMC显式拓扑优化框架下具有旋转体特征结构的建模问题。在组件显式描述方法的研究基础上,针对某型装甲车开展加强筋优化布局应用研究。当前在装甲车加强筋优化布局设计的研究中仍然以经验式和局部尺寸、形状优化设计为主,优化结果极易产生材料浪费及车载附加质量过大等问题。为此在MMC显式拓扑优化方法下,将所要布置优化的加强筋映射为一系列具有显式几何特征的三维组件。将体积描述和旋转体描述拓扑优化方法用于解决装甲车顶甲板加强筋布局问题。在此基础上分别从系统静力学和动力学特性出发,对装甲车顶甲板加强筋布局基于整体结构刚度和固有频率等方面进行优化。结合Ansys中参数化建模功能,编写能够快速实现装甲车车体顶甲板及加强筋建模的APDL命令流,在相同工况和边界条件下进行仿真计算,与拓扑优化结果进行仿真对比验证。
刘峰成[4]（2020）在《自由曲面单层空间网格结构形态与网格优化研究》文中进行了进一步梳理随着计算机辅助设计技术尤其是计算机图形学以及建筑建造工艺的快速发展,自由曲面空间网格结构已然成为当今空间结构发展的主要趋势。但自由曲面空间网格结构由于其形式的自由多变,如何合理的确定其建筑形态和曲面网格仍是当前空间结构领域研究的热点与难点之一。本文以自由曲面单层空间网格结构为研究对象,对此展开了系统的研究。首先,从曲面形态入手,提出了考虑结构缺陷敏感性和节点刚度影响的形态优化方法;其次,针对自由曲面的网格生成问题,考虑网格的均匀性、规则性、流畅性、网格走向以及结构性能等因素,研究并提出了一系列适用于自由曲面空间结构的网格生成及调控方法,以期为工程设计和建造提供有益参考。主要内容如下:（1）针对单层空间网格结构整体稳定对初始几何缺陷较为敏感的特点,提出了考虑缺陷敏感性的自由曲面单层空间网格结构形态优化方法。该方法以结构弯曲应变能比例为约束条件,通过调节结构内部弯曲应变能和总应变能的比例关系,降低优化后结构对初始几何缺陷的敏感性,从而得到在考虑初始几何缺陷后仍具有较高承载力的结构形态。此外,还对优化后结构进行了冗余特性评价。（2）在自由曲面单层空间网格结构的形态优化中考虑节点半刚性,探讨了节点刚度对自由曲面单层空间网格结构形态优化的影响。对优化后的刚性节点网格结构和半刚性节点的网格结构的力学性能进行了对比分析,并对其进行了缺陷敏感性评价。（3）为提高三角形网格的均匀性,以结构杆件为运动基本单元,提出了杆件自适应法。该方法可克服映射畸变误差,得到均匀程度较高的曲面三角形网格。基于杆件自适应法,考虑网格生成过程中固定点、固定边、网格尺寸、曲面曲率以及奇异点数量和位置等因素影响,完成了网格生成的多目标调控,丰富了网格形式,为建筑师提供了更多选择。（4）为更好地适应复杂曲面,基于物理学中库仑定律,开发了一种具有普适性的自由曲面网格划分算法——粒子自动配置算法。该方法将网格中节点比作电场中的带电粒子,利用电荷间的相互作用实现粒子的自我组织,完成曲面网格划分,可有效避免映射误差,得到高品质的网格拓扑,适用于任意曲面的网格划分。（5）为更好地表达建筑意蕴,综合考虑线条流畅性、网格规则性和网格走向提出了一种适用于自由曲面的基于初始点和导线的渐进网格生成方法,实现了对网格大小与走向的调控,可得到具有较高网格品质且线条流畅的建筑网格。（6）为得到在既定建筑曲面约束下具有较优力学性能的网格拓扑,提出了三种解决方案。首先,以应变能为目标,不改变网格拓扑,仅改变节点位置进行网格优化,并进行光顺性处理。其次,改进粒子自动配置法,根据杆件轴力大小调节粒子所带电量,保持网格拓扑不变对网格密度进行调整,得到疏密有致受力合理的网格布置。最后,基于结构主应力轨迹线,结合曲面映射原理和拟弹簧法提出了一种适用于自由曲面的网格生成方法,可得到样式丰富且具有较优力学性能的网格拓扑。（7）此外,为确定自由曲面单层空间网格结构中矩形截面型材的合理强轴方向,对其进行了几何绕率优化,并开发了由几何线模型转换成结构有限元模型的程序接口,为自由曲面单层空间网格结构参数化设计提供了技术支持。
罗兰芳[5]（2020）在《地基土—结构—设备体系振动台试验研究与能量反应分析》文中指出建筑结构使用功能需求的增长促使其内部设备等非结构构件大量涌现,建筑结构本身与其内部设备形成了结构-设备耦合体系。对于结构-设备耦合体系的研究多基于刚性地基的假定,而真实地基情况与计算假设之间的差异可能导致结构-设备体系设计出现不合理、乃至不安全的情形。一方面,地基相对柔性可引起上部结构-设备体系动力特性的改变,另一方面,由于地基无限性导致的振动能量远处逸散效应将进一步改变上部结构-设备体系的地震反应机理,因此将地基土、结构、设备三者联合分析更能反映真实情形。然而,由于地基土-结构-设备体系规模庞大性及内部相互作用复杂性,尚缺乏高效的整体体系地震反应计算方法,而试验研究成果更是匮乏。有鉴于此,本文针对地基土-结构-设备体系研究中所涉及的地基土能量逸散效应的模拟、体系振动台试验方法进行了研究,并对体系抗震设计能量法所涉及的基本问题进行探索,研究了考虑土-结构相互作用情况下结构-设备体系能量反应的计算理论,分析了结构-设备体系在真实地基条件下的地震能量输入和能量耗散机理。主要研究内容和成果概述如下:1.提出了模拟远场地基土无限域能量逸散效应的模态综合-阻尼抽取联合法。研究了模态综合法与阻尼抽取法联合应用于远场地基土模拟的相关理论,推导了联合法模拟远场地基土有限元时域模型的计算表达式。以有限元软件ANSYS与编程软件MATLAB联合应用实现模拟远场地基土有限元模型的前处理,并以Simulink状态空间方法实现模拟远场地基土模型的计算。基于算例分析对所提出方法的可靠性进行验证,算例结果表明:所提出的模拟远场地基土能量逸散的模态综合-阻尼抽取联合法计算效率高且不失精度。2.提出了地基土-结构-设备体系基于分枝模态方法的实时耦联振动台试验方法。推导了地基土-结构-设备体系运动方程并变换使得结构-设备体系与地基土之间相互作用以耦合项荷载形式出现,进而可实现结构-设备体系试验子结构与地基土数值子结构之间的数据交互。对单向加载振动台装置上地基土转动效应的模拟进行研究,将地基土转动效应以等效荷载方法模拟进而提出了整体体系的实时耦联振动台试验方法。对数值子结构地基土模型的实施进行研究,并对其应用于实时耦联试验的可行性进行论证,结果表明:本文提出的缩减地基土模型参与地基土-结构-设备体系实时耦联试验满足数据交互时效要求且具有较高的精度。3.提出了考虑地基土影响的复杂相互作用体系中结构-设备体系能量反应计算方法,研究了地基土线性阶段和局部非线性阶段的结构-设备体系能量反应计算理论,并解决了相关能量反应自编程序的计算实现。考虑了结构与设备之间存在连接装置的情形,得到了考虑地基土影响的结构、连接装置与设备各自的能量反应计算方程。提出了实时能量概念并开发了Simulink实时能量反应输出模块。对高层框架结构-设备体系能量反应进行MATLAB自编程序计算实现,为获知结构-设备体系真实的能量需求与耗散机理奠定基础。4.实现了结构-设备体系与地基土-结构-设备体系实时耦联振动台试验,并对基于分枝模态方法的实时耦联振动台试验方法的可靠性进行了验证。基于试验结果分析了连接装置参数以及地基土对结构-设备体系能量反应的影响规律。结果表明:与刚性连接装置相比,采用柔性连接装置对降低结构输入能和滞回耗能占比有利;连接装置参数对设备输入能及其分配影响规律与地震动特性相关。考虑地基土影响后,结构与设备输入能呈相对于刚性地基时降低的状态;且结构与设备输入能分配特性以及连接装置参数对结构和设备能量反应影响的规律改变。刚性地基假定的结构-设备体系能量反应计算结果存在较大误差。5.对局部非线性地基土-结构-设备体系计算方法进行研究,提出了借助不同软件计算优势为特点的地基土-结构-设备体系ANSYS-MATLAB数值交互分析方法,开发了相应的ANSYS-MATLAB交互分析平台,并对交互分析方法的可靠性进行了验证。基于交互分析平台研究了大震阶段地基土对不同参数连接装置的结构-设备体系能量反应的影响规律,结果表明:地基土进入局部非线性阶段后对结构与设备输入能的减小作用有所削弱,同时,局部非线性地基土对结构-设备体系能量反应影响规律与线性地基土假设时的情况有所不同。因此,有必要考虑地基土非线性因素对结构-设备体系能量反应的影响。6.开展了地基土-高层框架结构-设备体系能量反应分析,对结构-设备体系抗震设计能量法中结构与设备输入能、能量耗散机理以及性能协调手段等基本问题进行研究。分析了连接装置参数以及地基土对结构与设备输入能、能量分配和耗能机制的影响规律。结果表明:采用柔性连接装置可减小结构向设备的能量传递,当设备与柔性连接装置构成的设备子体系与结构基频接近1.0时结构输入能明显降低;采用柔性连接装置有利于设备内部能量合理分配,对减小设备反应有利,当柔性连接装置的设备子体系与结构基频接近1.0时,结构与设备可互动减震;刚性地基假定的结果高估了结构与设备输入能,考虑地基土影响后结构与设备输入能最大降幅可至50%;刚性地基假定的结构与设备输入能分配特性存在误差,且结构楼层滞回耗能分布与真实地基条件下不同;考虑地基土影响后连接装置对结构能量反应影响规律与刚性地基时的结果差异明显,且柔性连接装置对设备有利作用削弱。在结构-设备体系抗震设计能量法研究中有必要考虑地基土的影响。
马英群[6]（2020）在《基于结构声强可视化的航空发动机转子-支承-机匣耦合系统振动能量传递特性研究》文中研究表明航空发动机作为最复杂的旋转机械,同时受到转子不平衡力等多种载荷的激励作用,部件及整机振动问题突出。为了进一步提高推重比,航空发动机向轻量化、大推力的方向发展,导致转子振动情况恶化以及转、静子部件间振动耦合加强。为了保障航空发动机运行的安全性和可靠性,整机振动特性研究得到广泛关注。目前,在航空发动机整机动力学研究中,整机建模技术、复杂动力学模型高效、精确求解技术、线性/非线性动力学响应分析以及整机振动控制等方面取得了丰硕的成果。然而,这些研究大多基于直接线性/非线性瞬态及稳态动力学响应分析,其仅能提供瞬态/稳态振动位移、速度、加速度、应力以及模态振型等有限信息来预测、分析及判断整机振动情况。对于振动在航空发动机各转、静子部件间的传递、耦合特性和振动控制及抑制机理难以从本质上给出合理的解释。为了突破上述局限,本研究将结构声强法应用到航空发动机整机动力学研究领域,在时域/频域中可视化了航空发动机整机转子-支承-机匣耦合系统中看不见、摸不着的瞬态/稳态振动能量,分析了瞬态/稳态振动能量在转子和机匣等部件间的传递特性和耦合规律。基于此,从瞬态/稳态振动能量传递控制的角度研究分析了航空发动机部件及整机振动抑制的作用机理,并提出了相应的减振措施。本文所涉及的主要研究内容如下:（1）理论基础:本研究从振动波的角度切入,从理论上分析了结构中振动波的类型和传播特点。基于此,将通用结构声强表达式改写为适用于不同类型振动波和不同类型结构单元的形式,并将其拓展为矩阵的表达形式,实现了对不同类型振动波结构声强矢量场的分解,为本文研究奠定了坚实的理论基础。（2）实现途径:本研究结合具有强大的有限元建模及求解功能的ANSYS二次开发程序APDL和具有强大的矩阵计算、处理能力的MATLAB软件编译开发了结构声强矢量场求解及可视化程序,并基于本研究所提出的FLAG通讯机制,实现了航空发动机转子-支承-机匣复杂耦合系统瞬态/稳态结构声强矢量场的全自动化求解及可视化,为本文研究提供了功能强大的实现途径。（3）瞬态/稳态振动能量传递特性研究:基于以上理论基础和实现途径,建立了航空发动机整机转子-支承-机匣耦合系统模型,实现了瞬态/稳态总振动能量以及不同类型振动波所携带的振动能量分量在转子、支板和机匣间传递及耦合特性的可视化分析。从基本运动方程出发,理论推导了振动能量传递特性与结构振动特性的内在物理联系,分析了不同模态振型转子中瞬态振动能量与机械能和阻尼耗散能之间的传递、转换和平衡过程。此外,本研究提出并定义了振动能量通量比和振动能量传递率,实现了振动能量传递特性的量化分析。（4）瞬态/稳态振动能量传递控制研究:基于以上对转子-支承-机匣耦合系统中瞬态/稳态振动能量传递、耦合特性的认识,从振动能量涡流场分流、耗散机制的角度,提出了应用转轴周向环槽诱导的瞬态涡流场以及安装节和周向加肋筋诱导的稳态涡流场来降低转子和机匣振动;从振动能量耦合特性的角度,提出了应用附加反相激励载荷来阻滞振动能量传递并降低结构振动,并分析了这些措施对航空发动机部件及整机振动抑制的作用机理及效果。（5）非线性振动能量传递特性研究:基于一个螺栓预紧法兰连接的平板组件,初步探究了瞬态振动能量在非线性结构中的传递特性,为后续复杂非线性耦合结构中振动能量传递特性的分析奠定研究基础。此外,结合相平面法与结构声强法,对应分析了系统宏观运动状态变化过程与微观振动能量传递过程,实现了仅通过位移和速度这两个状态量对结构振动能量传递特性的预测,避免了瞬态结构声强矢量场实验测量带来的困难。本研究将结构声强法应用到航空发动机整机动力学研究领域,实现了转子-支承-机匣复杂耦合系统中瞬态/稳态振动能量传递特性的可视化分析。从振动能量传递的角度研究了转子不平衡力作用下航空发动机整机振动问题,揭示了瞬态/稳态振动能量在航空发动机各部件间的传递、耦合特性。此外,从瞬态/稳态振动能量传递控制的角度提出了有效的减振措施,可为航空发动机各部件及整机振动抑制方法提供有力的理论支撑和工程指导。
许玲玲[7]（2020）在《杆系DEM法计算理论研究及其在结构力学行为仿真中的应用》文中研究指明杆件结构在实际工程中应用广泛,如框架结构、大跨空间结构、桥梁结构等。该类结构的力学行为主要包括:几何非线性行为、材料非线性行为、静动力行为、节点半刚性行为、断裂行为、接触碰撞行为等以及由以上行为构成的复合行为,如结构的局部破坏或连续性倒塌破坏等。现有数值计算方法准确处理单一结构力学行为已是一项困难的工作,若在此基础上再耦合多种行为会变得更加复杂。因此,为了对结构力学行为进行简单而精确的描述,本文以杆系离散单元法为分析手段,发展了适用于杆件结构的接触单元（如杆单元、梁单元等）,提出了一系列杆件结构力学行为的定量化模拟计算方法,包括弹性行为、弹塑性行为、强震倒塌模拟、半刚性节点模拟等。现有研究成果中均假定杆系离散单元法中接触本构模型的切向弹簧仅用于描述纯剪力引起的纯剪切变形,然而杆件结构通常长细比较大,可忽略剪切变形的影响,即根据弯曲梁理论认为切向位移（即挠度）是由剪力产生的弯曲变形引起,并非由剪力产生的截面剪切变形引起。因此,基于上述假定推导出的接触单元切向接触刚度系数无法用于杆件结构问题的求解。本文针对该问题重新定义了切向弹簧,并根据能量等效原理系统推导了各方向上接触刚度系数的计算公式。以此为基础,详细阐述了杆系离散单元的基本假定和概念,推导了面向轴力杆单元、平面梁单元以及空间梁单元的杆系离散单元基本公式,为复杂结构力学行为模拟提供严谨的理论支撑。杆系离散单元法中几何非线性问题和动力响应的求解会自动包含在颗粒的运动控制方程中,是一个自然过程,无需特殊处理。基于此特征,文中构建了杆件结构静、动力弹性行为分析的统一计算框架,进一步细化了杆系离散单元模拟结构弹性行为时遇到的问题。详细给出了静、动力荷载的施加方式,并构造了动力荷载下杆系离散元的阻尼模型。对若干二维、三维杆件结构进行静、动力弹性非线性行为分析,这些行为包括几何大变形、大转动、阶跃屈曲、分叉、动力响应等,验证了杆系离散单元模拟杆件结构静、动力弹性非线性行为的优势及有效性。对于材料非线性问题,本文基于杆系离散单元塑性铰法提出了杆系离散单元精细塑性铰法,该法通过切线模量和截面刚度退化系数近似考虑残余应力对接触单元刚度的削弱。分别建立了两种杆系离散单元弹塑性分析方法的计算理论,包括屈服准则、弹塑性接触本构模型、加卸载准则以及内力超过极限屈服面后的修正方法。若干算例（包括桁架、简单梁、平面框架、空间框架以及单层网壳结构）的静力弹塑性行为分析表明,杆系离散单元精细塑性铰法可近似考虑构件的塑性发展,其计算精度明显高于塑性铰法,且不会显着增加杆系离散单元的计算量;当材料为理想弹塑性、截面分布塑性不明显时,相比于塑性区法,采用杆系离散单元精细塑性铰法“性价比”更高。为了定量化精确求解多点激励下大跨空间钢结构的倒塌破坏问题,提出了结构多点激励强震倒塌分析的杆系离散单元计算方法。建立了可考虑地震作用应变率效应的弹塑性接触本构模型,实现了杆系离散单元法的多点激励,初步建立了杆系离散单元法的并行计算技术。以一个缩尺比为1/3.5的单层球面网壳振动台试验模型为计算对象,完成了多点激励下结构的倒塌破坏全过程定量化精确仿真。此外,该倒塌试验也可用于标定杆系离散单元法进行结构连续性倒塌分析时所采用的关键结构参数。进一步对梁柱节点的半刚性行为进行模拟,提出了一种能够有效进行具有半刚性节点的钢框架结构静、动力分析的杆系离散单元计算方法,并推导了可考虑半刚性连接的弹塑性接触本构模型。该法可同时考虑结构的几何非线性、材料非线性以及梁柱节点连接的半刚性非线性。梁柱节点的半刚性行为通过虚拟的弹簧单元进行模拟,该弹簧单元以线性分配的方式将梁柱节点的半刚性特性量化到与之相邻的接触单元各方向刚度,进而根据能量等效原理得到了上述接触单元刚度的修正公式,并通过独立强化模型捕捉结构的滞回性能。通过多个经典算例验证了所提方法的正确性和适用性,且系统研究了半刚性连接钢框架的几何非线性、阶跃屈曲、材料弹塑性、动力响应、断裂等多种结构力学行为。通过理论推导、大量经典数值算例、大型振动台试验校核以及程序编写表明,杆系离散单元法具有较强的精确性、通用性和稳定性。本文实现了杆件结构研究领域中诸多非线性和非连续结构力学问题的定量化仿真与分析,完善和推进了杆系离散单元法理论体系的形成,为杆件结构的复杂力学行为研究提供了强有力的技术支撑和手段。同时,杆系离散单元法作为一种崭新的数值分析方法,要将其推向实际工程应用或设计人员仍存在很多可改进和开发的空间。综上,本文的主要创新点如下:（1）文中重新定义了杆系离散单元法中接触本构模型的切向弹簧,并严谨推导了面向轴力杆单元、平面梁单元以及空间梁单元的各方向上接触单元刚度系数的计算公式,进而将杆系离散单元法的计算理论系统化;（2）提出了杆系离散单元精细塑性铰法,其可近似考虑构件的塑性发展,补充了杆系离散单元法的弹塑性计算理论;（3）多点激励下单层球壳强震倒塌破坏全过程定量化精确仿真的振动台试验校核。从计算方法、地震动多点输入荷载施加及计算效率三方面对杆系离散单元的计算理论进行修正,提出了结构多点激励强震倒塌分析的杆系离散单元计算方法,有助于该法在结构连续倒塌模拟中的推广和应用;（4）提出了一种能够有效进行半刚性钢框架结构静、动力分析的杆系离散单元计算方法,该法可同时考虑结构的几何非线性、材料非线性以及梁柱节点连接的半刚性非线性。杆系离散单元法中零长度弹簧单元并不直接参与计算,且修正后的接触单元刚度矩阵可直接代入下一步计算,过程简单易行。研究成果进一步体现了杆系离散单元法处理强非线性和非连续问题的优势。
马烁[8]（2020）在《自平衡张拉整体索穹顶结构的理论分析与试验研究》文中研究表明索穹顶结构是一种轻质高强的大跨度索杆结构体系,需要支承于钢筋混凝土圈梁或环形钢桁架上,因此不是严格意义的自平衡张拉整体结构。论文采用新型张拉整体环作为索穹顶的环梁,生成一种真正“张拉整体式的”、完全自平衡的索穹顶。其中新型张拉整体环结构具有较好的环向刚度,可平衡内部索穹顶施加的径向力,同时内部索穹顶也提升了张拉整体环的面内面外刚度,两者相互作用形成一个共同工作的整体。论文对自平衡张拉整体索穹顶结构的找形、优化、静动力性能、施工过程等进行了理论分析和数值模拟,设计制作了实体模型并对其进行张拉成形与静力加载测试,为该类结构在实际工程中的应用提供了理论依据和技术支持。论文主要研究内容包括:（1）张拉整体结构的静力学与动力学分析理论以结构整体坐标为变量,根据变分原理推导张拉整体结构静力平衡方程。将平衡方程线性化,对切线刚度矩阵进行分析,可得到张拉整体结构在外力作用下发生特征值屈曲的理论解。使用拉格朗日方程,从系统层面推导张拉整体结构动力学方程的显式表达,可方便地处理边界约束条件、结构大变形、弹塑性问题,也可用于模态分析、动力时程分析。（2）张拉整体结构的找形方法提出了 Levenberg-Marqudart（L-M）找形方法,将非线性平衡方程的求解问题转换为不平衡力的最小二乘问题,使用L-M方法进行求解,可解决刚度矩阵奇异导致平衡方程的求解困难。提出了基于广义逆的找形方法,使用最小二范数解作为平衡方程的解,可解决张拉整体结构的平衡方程有无穷多解的问题。提出基于能量最优化的找形方法,将非线性平衡方程的求解转化为结构最小势能的无约束优化问题,使用修正的牛顿法进行求解,可解决张拉整体结构收敛于非稳定平衡态的问题。对带刚体的广义张拉整体结构,推导了以力密度为变量的线性平衡方程和广义坐标为变量的非线性平衡方程,通过力密度和广义坐标迭代求解的方法对广义张拉整体结构进行找形。（3）自平衡张拉整体索穹顶结构的优化设计对张拉整体环结构进行拓扑优化,以环向力作用下结构刚度最大为优化目标,使用遗传算法对张拉整体环的拓扑、形状、预应力与截面积进行优化。进而提出一种新型张拉整体环的拓扑和形状,使用两阶段最小质量设计方法得到满足应力与稳定性约束条件的最小质量设计方案,并对结构的形状参数进行优化。对索穹顶结构的设计概念进行解析,使用两阶段最小质量设计方法进行截面积设计,并对索穹顶的形状参数进行优化。最后,将索穹顶支承于张拉整体环的内圈节点上形成自平衡张拉整体索穹顶结构,并对二者进行预应力协同设计。（4）自平衡张拉整体索穹顶结构的力学性能研究和张拉成形分析对一个跨度100m、矢高15m的自平衡张拉整体索穹顶结构施加满跨、半跨竖向荷载以及半跨水平荷载,考察结构的静力性能。进而考察结构的动力特性,对稳定杆长度、角度、结构复杂度、预应力和截面积对结构自振频率的影响进行参数分析,对结构施加1940 El-C entro波进行地震时程分析。最后,分别对张拉竖索、环索、斜索的施工张拉方案进行有限元施工模拟。（5）自平衡张拉整体索穹顶结构的试验研究基于张拉整体结构非线性平衡方程的求解,结合数学归纳法,推导了预应力索杆结构模型试验的非线性静力相似理论。根据动力学方程和量纲分析法,推导了预应力索杆结构模型试验的动力相似理论。进一步设计和制作了直径为5m的自平衡张拉整体索弯顶结构模型,对其进行了张拉成形过程和静力加载测试,并与有限元模拟结果进行对比,验证了该类结构的可行性和理论分析的正确性。
张旻权[9]（2020）在《内压环索承网格结构施工精细化分析及索夹抗滑试验》文中研究表明内压环索承网格结构通过内置的大压环平衡拉索索力,减少了柱顶圈梁的受力,使其具有了丰富多变的建筑外形。但其上部网格与撑杆均为受压构件,增加了结构局部与整体失稳的风险。内压环索承网格结构形式新颖,在国内外工程中的应用较少,其施工精度与安全性以及关键节点可靠度需着重关注。本文立足于上海浦东足球场工程,对内压环索承网格结构的施工过程进行了一系列具有针对性的精细化分析,包括结构张拉完成态稳定性分析、索网施工精细化分析、施工误差影响分析和索夹节点抗滑移性能试验研究。主要研究内容和结论为:介绍了索承网格结构的主要分类,阐述了不同类型索承网格结构的力学性能、预应力流传递路径以及在国内外工程中的应用情况。介绍了本文的背景工程——上海浦东足球场的相关内容,主要包括结构形式及构成、拉索配置、索杆系节点情况和施工方法。详细介绍了上海浦东足球场结构ANSYS有限元模型,主要包括单元类型、构件规格、材料属性、节点形式和约束条件。将ANSYS有限元模型与设计单位提供的SAP2000有限元模型进行了对比,验证了ANSYS模型的正确性与适用性,为后续分析提供了基础工具。进行了结构张拉完成态稳定性分析,主要内容包括张拉完成态结构的特征值屈曲分析和弹塑性几何稳定性分析。综合考虑施工措施复杂程度、对结构张拉完成态稳定性的提升程度以及施工成型态与设计一次成型态的接近程度,确定了一种最优的支撑方案,从而保障了结构张拉完成态的稳定性。进行了索网施工精细化分析,主要包括环索提升分析和径向索张拉分析。提出了合理的环索提升施工方案和径向索张拉方案。基于非线性动力有限元找形法（NDFEM法）对索网施工过程中的关键工况进行了找形分析,得到了一系列关键施工参数,主要包括环索铺索平台在地面上的平面位置坐标、环索提升就位时的提升索长度和V撑外肢角度调整值、提升索卸载时的放长量和各径向索张拉工况下的牵引索长度;在索网施工过程中,结构各项响应始终处于合理范围内且呈现出一定的变化规律,找形分析达到了预定目标。阐述了施工误差影响分析的基本方法及理论,包括蒙特卡洛法、索长及外联节点耦合随机误差分析方法、误差样本分布模型和国内主流规范的相关技术要求。进行了上海浦东足球场内压环索承网格结构施工误差影响分析,主要包括独立误差影响分析和耦合误差影响分析。根据分析结果,结合本工程制索单位和钢结构施工单位的生产能力,确定了结构制索和外围钢结构安装的合理精度要求。阐述了索夹抗滑移性能研究的基本理论,包括索夹抗滑移性能研究的主要内容和影响参数以及国内主流规范对其定性和定量的要求。进行了上海浦东足球场索夹抗滑移性能试验研究,确定了高强螺栓紧固力平均衰减量、索夹孔道抗滑移极限承载力及其综合摩擦系数,均满足工程设计要求,具有足够的安全系数。本文最后对研究内容和成果进行了系统性的总结,提出了关于内压环索承网格结构可进一步开展研究的内容与方法。
李梦男[10]（2020）在《基于结构响应敏感性的网壳结构静、动力连续倒塌研究》文中研究说明近年来,大跨空间网格结构广泛应用于工程结构领域,失稳、强震等突发事件下结构安全问题也日趋突出。空间网格结构传力路径复杂、对局部破坏敏感,当结构局部范围遭受到破坏时,如果结构不具有足够的冗余度,很容易发生整个结构的崩溃。而空间网格结构因其巨大的社会影响力,这类建筑一旦发生坍塌,危害非常巨大。国内外对于大跨空间网格结构的抗倒塌设计理论仍不够成熟,突发事件下结构破坏机理也尚未清楚。因此本文以单层球面网壳为研究对象,探讨基于结构响应的敏感性与结构连续倒塌之间的联系。基于应变能敏感性的冗余度指标能够有效识别结构关键构件,结构抗连续性倒塌分析大都基于关键构件拆除前后结构响应变化程度,因此本文利用应变能指标建立冗余度与连续倒塌的定量联系,确立了基于结构响应敏感性的网壳结构连续倒塌判别思路并提出判别方法。该方法思路:首先,计算结构在设计荷载及极限荷载下的应变能,二者相减得到结构储备应变能;其次,根据结构构件应变能敏感性最大值得到结构关键构件并计算关键构件失效前后的结构应变能变化量;最后,根据应变能变化量及储备应变能的大小判断结构是否发生倒塌,当应变能变化量大于储备应变能时,认为结构发生倒塌。该方法分为静力及动力两种工况,每种工况均需计算三个指标。静力作用下连续倒塌判别的“三个指标”是指设计荷载下的应变能U1,静力稳定临界荷载下的应变能U2以及应变能变化量（35）U;地震作用下连续倒塌分析的“三个指标”分别是设计动荷载下的应变能时程,结构在极限加速度峰值作用下的应变能时程以及构件失效后的结构应变能变化量。文中给出了每种指标的计算方法,并通过理论分析及算例验证确保每个指标计算的正确性。将基于应变能敏感性的静力连续倒塌判别准则运用到40m及70m跨度K6型单层球面网壳结构,通过弧长法非线性全过程分析及敏感性分析,得到判别结构发生倒塌的相应指标,并按照判别准则进行连续倒塌分析;再结合弧长法非线性全过程分析及杆件失效判别对该方法进行验证。通过算例表明,本文因失稳而导致的静力连续倒塌判别方法可行且正确;70m跨度网壳结构杆件数量多,传力路径多样,发生倒塌前失效杆件数量更多且达到稳定临界荷载前,关键杆件更易因失稳而破坏。再对两种不同跨度K6型单层球面网壳结构进行基于应变能敏感性的地震作用下的动力连续倒塌分析,通过敏感性分析及瞬态动力分析得到结构在设计加速度峰值及极限加速度峰值下的应变能时程以及关键构件拆除前后结构的应变能变化量,再根据判别准则进行连续倒塌判别。通过生死单元法及显式动力分析法对其进行验证,表明本文动力连续倒塌判别方法的正确性。对比40m跨及70m跨网壳结构计算结果,结构在杆件未进入塑性而发生倒塌时,分析结果偏于安全;若结构倒塌时杆件已进入塑性,该分析结果可能低估杆件失效带来的影响,因此可在结构应变能响应出现突变时认为结构发生倒塌。本文的研究工作给出了网壳结构连续倒塌判别方法,丰富了网壳结构抗连续倒塌设计内容,对推进网壳结构的发展具有工程意义。本文主要创新点:1.提出基于应变能敏感性的网壳结构连续倒塌判别准则;2.实现网壳结构因失稳而导致的静力连续倒塌判别,并提出杆件失效判别验证方法;3.实现地震作用下网壳结构连续倒塌判别,并提出生死单元法及显式动力分析法两种验证方法。
二、ANSYS中结构刚度矩阵的求解（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、ANSYS中结构刚度矩阵的求解（论文提纲范文）
（1）两跨连续时摩擦滑移悬链线索的理论分析与二次开发（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题背景及意义 |
| 1.2 索结构的发展与应用 |
| 1.3 连续索国内外研究现状 |
| 1.3.1 索的线形研究现状 |
| 1.3.2 连续索无摩擦滑移研究现状 |
| 1.3.3 连续索摩擦滑移研究现状 |
| 1.3.4 两跨连续索的摩擦滑移与找形问题 |
| 1.4 本文主要研究内容及创新点 |
| 第2章 两跨连续时摩擦滑移悬链线索的理论基础 |
| 2.1 索的计算假定与力学状态 |
| 2.2 单跨悬链线索的计算理论 |
| 2.2.1 局部坐标系下单跨悬链线索受力分析 |
| 2.2.2 局部坐标系下单跨悬链线索迭代求解 |
| 2.2.3 局部坐标系下单跨悬链线索单元刚度矩阵 |
| 2.2.4 单跨悬链线索跨中垂度的求解 |
| 2.2.5 坐标系间转换矩阵的推导 |
| 2.2.6 整体坐标系下单跨悬链线索单元刚度矩阵 |
| 2.3 单跨悬链线索求解流程图 |
| 2.4 两跨连续悬链线索的理论分析 |
| 2.4.1 连续悬链线索的应用背景 |
| 2.4.2 刚度矩阵推导 |
| 2.4.3 质量矩阵推导 |
| 2.5 滑移节点处摩擦理论分析 |
| 2.5.1 滑移节点受力分析 |
| 2.6 影响摩擦的因素 |
| 2.7 本章小结 |
| 第3章 两跨连续时摩擦滑移悬链线索单元 |
| 3.1 索几何非线性的考虑 |
| 3.2 单元求解的相关变量定义 |
| 3.3 滑移节点处传力系数求解 |
| 3.4 索段滑移状态的判定 |
| 3.5 索段原长分配 |
| 3.6 索单元内力求解 |
| 3.7 两跨连续时摩擦滑移悬链线索单元的求解流程图 |
| 3.8 本章小结 |
| 第4章 ANSYS下摩擦滑移悬链线索单元的二次开发 |
| 4.1 ANSYS二次开发工具 |
| 4.1.1 APDL基本功能 |
| 4.1.2 UPFs基本功能 |
| 4.2 FORTRAN语言的特点 |
| 4.3 用于摩擦滑移悬链线索单元编写的子程序及函数 |
| 4.3.1 Uec文件的修改 |
| 4.3.2 Uel文件的修改 |
| 4.3.3 相关子程序的功能 |
| 4.4 ANSYS二次开发的编译与连接 |
| 4.4.1 软件安装及设置 |
| 4.4.2 生成自定义版本ANSYS |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 索单元验证与工程应用 |
| 5.1 算例验证 |
| 5.1.1 两跨连续时摩擦滑移悬链线索单元验证 |
| 5.1.2 摩擦滑移索单元与间断索单元内力对比算例 |
| 5.2 架空输电导线展放施工 |
| 5.3 悬索桥主缆架设 |
| 5.4 宜宾小南门金沙江大桥缆索吊装系统 |
| 5.4.1 工程概况及缆索简化模型 |
| 5.4.2 不考虑摩擦模拟分析 |
| 5.4.3 摩擦对缆索索力的影响分析 |
| 5.4.4 摩擦对索单元边跨原长的影响 |
| 5.5 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
（2）大跨度公路斜拉桥极限承载力分析（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 大跨度斜拉桥发展概述 |
| 1.2 斜拉桥基准有限元模型研究 |
| 1.3 斜拉桥非线性问题研究 |
| 1.4 斜拉桥极限承载力研究 |
| 1.5 论文的主要研究内容 |
| 第二章 结构稳定与极限承载力分析理论 |
| 2.1 结构稳定分析理论 |
| 2.1.1 结构失稳的发展历程 |
| 2.1.2 结构的两类失稳问题 |
| 2.2 斜拉桥极限承载力分析理论 |
| 2.2.1 几何非线性分析方法 |
| 2.2.2 材料非线性分析方法 |
| 2.2.3 极限承载力分析方法 |
| 2.3 非线性方程组的求解 |
| 2.3.1 增量法 |
| 2.3.2 Newton-Raphson法 |
| 2.3.3 混合法 |
| 2.3.4 弧长法 |
| 2.3.5 收敛准则 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 有限元模型与试验验证 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 初始有限元模型的建立 |
| 3.2.1 池州长江公路大桥简介 |
| 3.2.2 有限元模型中单元的介绍 |
| 3.2.3 结构各部位的模拟 |
| 3.2.4 边界条件的模拟 |
| 3.2.5 材料参数 |
| 3.2.6 初始有限元模型 |
| 3.3 现场静载试验 |
| 3.3.1 桥面高程线型测量 |
| 3.3.2 恒载索力测量 |
| 3.3.3 静载实测 |
| 3.3.4 测试工况介绍 |
| 3.3.5 加载过程 |
| 3.4 初始平衡构型的确定 |
| 3.5 有限元模型的验证 |
| 3.5.1 桥面挠度比较 |
| 3.5.2 活载索力比较 |
| 3.6 本章小结 |
| 第四章 极限承载力计算与分析 |
| 4.1 弹性稳定分析 |
| 4.2 极限承载力分析 |
| 4.2.1 基本假定 |
| 4.2.2 几何非线性对极限承载力的影响 |
| 4.2.3 材料非线性对极限承载力的影响 |
| 4.3 破坏路径分析 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 结论与展望 |
| 5.1 本文主要的工作和结论 |
| 5.2 研究工作展望 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间的学术活动及成果 |
（3）基于区域描述的显式拓扑优化方法研究及应用（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 拓扑优化国内外研究现状 |
| 1.2.1 变密度法 |
| 1.2.2 渐进结构优化法 |
| 1.2.3 水平集方法 |
| 1.2.4 移动可变形组件法 |
| 1.3 加强筋布局优化国内外研究现状 |
| 1.4 本文主要研究内容及章节安排 |
| 第二章 基于区域面积函数描述的拓扑优化方法 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 二维基本组件建模 |
| 2.2.1 二维基本组件的几何描述 |
| 2.2.2 二维基本组件的拓扑描述函数 |
| 2.3 二维多截面组件 |
| 2.4 拓扑优化问题的求解 |
| 2.5 数值求解 |
| 2.5.1 有限元分析 |
| 2.5.2 灵敏度求解 |
| 2.6 数值算例 |
| 2.6.1 短梁算例 |
| 2.6.2 MBB算例 |
| 2.6.3 柔顺机构算例 |
| 2.6.4 米歇尔桁架算例 |
| 2.7 本章小结 |
| 第三章 基于区域体积函数描述的拓扑优化方法 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 三维多面体组件建模 |
| 3.2.1 三维基本组件的几何描述 |
| 3.2.2 三维基本组件建模 |
| 3.2.3 四面体组件建模 |
| 3.2.4 三维多截面组件建模 |
| 3.2.5 三维弯曲组件建模 |
| 3.3 三维拓扑优化问题的求解 |
| 3.4 数值求解 |
| 3.4.1 有限元分析 |
| 3.4.2 灵敏度分析 |
| 3.5 数值算例 |
| 3.5.1 三维短梁算例 |
| 3.5.2 三维柔顺机构算例 |
| 3.5.3 三维拱桥算例 |
| 3.5.4 三维米歇尔桁架算例 |
| 3.5.5 柔度最大化算例 |
| 3.6 本章小结 |
| 第四章 基于区域旋转体描述的拓扑优化方法 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 三维旋转体组件建模 |
| 4.2.1 旋转体基本组件的构建 |
| 4.2.2 三维基本旋转体组件的拓扑描述函数 |
| 4.3 旋转体组件的扩展形式 |
| 4.4 旋转体拓扑优化问题的求解 |
| 4.5 数值求解 |
| 4.5.1 有限元分析 |
| 4.5.2 灵敏度分析 |
| 4.6 数值算例 |
| 4.6.1 三维短梁算例 |
| 4.6.2 三维拱桥算例 |
| 4.6.3 三维米歇尔桁架算例 |
| 4.6.4 切削刀具算例 |
| 4.7 本章小结 |
| 第五章 装甲车加强筋显式拓扑优化设计 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 装甲车顶甲板简介 |
| 5.3 装甲车顶甲板加强筋显式拓扑优化设计的基本思想 |
| 5.4 装甲车顶甲板及加强筋建模 |
| 5.4.1 加强筋建模 |
| 5.4.2 装甲车顶甲板建模 |
| 5.5 Ansys参数化建模 |
| 5.6 装甲车顶甲板加强筋刚度优化实例 |
| 5.6.1 装甲车顶甲板条型加强筋优化 |
| 5.6.2 装甲车顶甲板U型加强筋优化 |
| 5.7 装甲车加强筋固有频率问题优化实例 |
| 5.7.1 装甲车加强筋固有频率优化问题的数学描述 |
| 5.7.2 灵敏度分析 |
| 5.7.3 装甲车顶甲板条型加强筋固有频率优化 |
| 5.7.4 装甲车顶甲板U型加强筋固有频率优化 |
| 5.8 本章小结 |
| 第六章 总结和展望 |
| 6.1 总结 |
| 6.2 创新点 |
| 6.3 展望 |
| 附录A 基本组件中顶点坐标表达式 |
| 附录B 二维基本组件的拓扑描述函数推导 |
| 附录C 三维基本组件顶点全局坐标计算表达式 |
| 附录D CSC组件的拓扑描述函数推导 |
| 附录E TPSC组件的拓扑描述函数推导 |
| 附录F TSC组件的拓扑描述函数推导 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间发表论文及所取得的研究成果 |
| 致谢 |
（4）自由曲面单层空间网格结构形态与网格优化研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 结构形态创建及优化研究现状 |
| 1.2.1 无意识的早期形态探索 |
| 1.2.2 物理模型试验法 |
| 1.2.3 基于数值优化方法的形态确定 |
| 1.3 自由曲面结构网格划分研究现状 |
| 1.3.1 间接网格生成技术 |
| 1.3.2 直接网格生成技术 |
| 1.4 三维建模与处理软件 |
| 1.5 本文研究工作 |
| 第二章 自由曲面造型基础理论 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 B样条基函数定义及性质 |
| 2.3 非均匀有理B样条曲线 |
| 2.4 非均匀有理B样条曲面 |
| 2.5 曲面映射 |
| 2.6 曲线与曲面曲率 |
| 2.6.1 主曲率 |
| 2.6.2 高斯曲率 |
| 2.6.3 平均曲率 |
| 2.7 本章小结 |
| 第三章 考虑结构缺陷敏感性的单层空间网格结构形态优化 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 考虑缺陷敏感性的单层空间网格结构形态优化方法 |
| 3.2.1 优化方法 |
| 3.2.2 优化平台 |
| 3.2.3 缺陷敏感性定义 |
| 3.3 经典球壳的形态改善 |
| 3.3.1 传统优化方法结果 |
| 3.3.2 改进方法优化结果 |
| 3.4 方形空间网格形态优化 |
| 3.4.1 Hyper Works优化结果 |
| 3.4.2 MATLAB优化结果 |
| 3.5 自由曲面单层空间网格结构形态优化 |
| 3.5.1 Hyper Works优化结果 |
| 3.5.2 MATLAB优化结果 |
| 3.6 结构冗余特性评价 |
| 3.6.1 结构整体冗余度 |
| 3.6.2 构件冗余度 |
| 3.6.3 构件冗余度分析验证 |
| 3.6.4 网格结构冗余特性评价 |
| 3.7 本章小结 |
| 第四章 考虑节点刚度的单层空间网格结构形状优化 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 节点刚度获取 |
| 4.2.1 节点构造 |
| 4.2.2 中心环-套筒节点力学性能分析 |
| 4.3 装配式空间网格整体模型建立 |
| 4.3.1 引入虚拟弹簧 |
| 4.3.2 计算弹簧刚度 |
| 4.3.3 装配式单层网格结构有限元模型建立及验证 |
| 4.3.4 装配式单层空间网格结构模型的参数化实现 |
| 4.4 装配式单层空间网格结构的形态优化 |
| 4.4.1 优化参数设置 |
| 4.4.2 形状优化的可行性验证 |
| 4.4.3 不同刚度系数下形状优化的实现算例一 |
| 4.4.4 不同刚度系数下形状优化算例二 |
| 4.5 考虑节点刚度和缺陷敏感性影响的空间网格结构形态优化 |
| 4.6 本章小结 |
| 第五章 基于杆件自适应法的自由曲面网格生成与优化 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 算法基本原理 |
| 5.2.1 收敛目标 |
| 5.2.2 目标杆件的选取原则 |
| 5.3 算法具体实现过程 |
| 5.4 网格品质评价 |
| 5.4.1 杆件长度标准 |
| 5.4.2 网格形状品质 |
| 5.5 算例分析 |
| 5.5.1 平面图形算例 |
| 5.5.2 典型球壳算例 |
| 5.5.3 自由曲面空间网格结构算例 |
| 5.6 网格奇异点 |
| 5.7 算法改善 |
| 5.7.1 映射关系的改善 |
| 5.7.2 边界处理 |
| 5.8 网格调控 |
| 5.8.1 固定点设置 |
| 5.8.2 固定边设置 |
| 5.8.3 网格大小调控 |
| 5.8.4 曲率调整 |
| 5.8.5 奇异点设置 |
| 5.9 杆件几何绕率问题 |
| 5.9.1 几何绕率定义 |
| 5.9.2 几何绕率优化 |
| 5.9.3 几何绕率优化算例 |
| 5.9.4 参数化实现 |
| 5.10 本章小结 |
| 第六章 基于库仑定律的自由曲面网格生成 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 粒子自动配置算法 |
| 6.2.1 库仑定律 |
| 6.2.2 电场强度 |
| 6.3 算法运行机制 |
| 6.3.1 粒子运动驱动力 |
| 6.3.2 等效电场场强 |
| 6.3.3 粒子坐标的更新 |
| 6.3.4 算法实现过程 |
| 6.3.5 收敛准则 |
| 6.4 自由曲面三角网格生成 |
| 6.4.1 初始布点 |
| 6.4.2 基于参数域映射的网格生成 |
| 6.4.3 施加曲面吸引力的网格直接生成 |
| 6.4.4 特殊曲面网格生成 |
| 6.5 基于渐进法的网格生成 |
| 6.5.1 基于初始点的渐进网格生成原理 |
| 6.5.2 基于初始基线的渐进网格生成原理 |
| 6.6 网格品质评价 |
| 6.7 网格走向调整 |
| 6.8 网格大小调控 |
| 6.9 基于初始点的渐进网格生成算例 |
| 6.9.1 力学性能对比 |
| 6.9.2 水滴形曲面网格生成 |
| 6.10 基于初始基线的渐进网格生成算例 |
| 6.10.1 算例一 |
| 6.10.2 算例二 |
| 6.10.3 算例三 |
| 6.11 本章小结 |
| 第七章 考虑力学性能的自由曲面网格生成与优化 |
| 7.1 引言 |
| 7.2 基于应变能梯度的网格优化 |
| 7.2.1 应变能梯度及节点调整策略 |
| 7.2.2 应变能梯度的推导 |
| 7.2.3 常规解析曲面网格调整 |
| 7.2.4 网格光顺处理 |
| 7.2.5 自由曲面空间网格结构网格调整 |
| 7.3 基于库仑定律的考虑力学性能的网格大小调控 |
| 7.4 基于结构主应力迹线的网格生成 |
| 7.4.1 主应力迹线 |
| 7.4.2 拟弹簧法 |
| 7.4.3 单点集中荷载下网格生成 |
| 7.4.4 整体均布荷载下网格生成 |
| 7.5 本章小结 |
| 第八章 结论与展望 |
| 8.1 主要结论 |
| 8.2 主要创新点 |
| 8.3 不足与展望 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间主要科研成果 |
| 致谢 |
（5）地基土—结构—设备体系振动台试验研究与能量反应分析（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究背景与意义 |
| 1.2 结构-设备耦合作用研究现状 |
| 1.2.1 结构-设备体系理论研究 |
| 1.2.2 结构-设备体系试验研究 |
| 1.2.3 结构-设备体系连接效应研究 |
| 1.3 土-结构相互作用研究现状 |
| 1.3.1 土-结构相互作用理论研究 |
| 1.3.2 考虑非结构因素的土-结构相互作用试验研究 |
| 1.4 抗震设计能量法研究现状 |
| 1.4.1 能量反应方程 |
| 1.4.2 能量反应研究现状 |
| 1.5 现阶段研究亟需解决的问题 |
| 1.6 本文的主要研究内容和创新点 |
| 第2章 远场地基土能量逸散的模拟方法研究 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 模拟远场地基土能量逸散的CMS-DSE联合法 |
| 2.3 CMS-DSE联合法模拟远场地基土有限元模型的建立与计算 |
| 2.3.1 CMS-DSE联合法有限元模型的建立 |
| 2.3.2 CMS-DSE联合法有限元模型计算的状态空间法 |
| 2.4 算例分析 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 地基土-结构-设备体系实时耦联振动台试验设计 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 试验方案及子结构划分 |
| 3.3 试验子结构模型设计 |
| 3.3.1 试验模型相似比 |
| 3.3.2 结构模型 |
| 3.3.3 设备模型 |
| 3.3.4 连接装置模型 |
| 3.4 数值子结构模型基本参数 |
| 3.5 试验量测 |
| 3.6 试验加载 |
| 3.6.1 试验加载装置及其参数 |
| 3.6.2 加载装置的补偿与控制 |
| 3.6.3 试验时所采用激励 |
| 3.6.4 试验加载工况 |
| 3.7 本章小结 |
| 第4章 地基土-结构-设备体系实时耦联振动台试验方法研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 实时耦联试验数据交互的一般形式 |
| 4.3 地基土-结构-设备体系实时耦联振动台试验公式推导 |
| 4.3.1 整体体系运动方程 |
| 4.3.2 适用于实时耦联试验的运动方程 |
| 4.4 地基土-结构-设备体系实时耦联振动台试验实施 |
| 4.4.1 地基土数值子结构模型的实施 |
| 4.4.2 地基土转动效应模拟的等效荷载法 |
| 4.4.3 地基土数值子结构的计算 |
| 4.4.4 试验地基土模型可行性验证 |
| 4.4.5 实时耦联振动台试验实施步骤 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 地基土-结构-设备体系能量计算与试验结果分析 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 结构-设备体系能量反应方程的一般形式 |
| 5.3 地基土-结构-设备体系能量反应计算及实现 |
| 5.3.1 地基土-结构-设备体系能量反应计算方程 |
| 5.3.2 基于Simulink的试验子结构实时能量反应输出 |
| 5.4 模型材料性能试验结果与试件动力特性 |
| 5.4.1 材料性能测试及结果 |
| 5.4.2 结构与设备的动力特性 |
| 5.5 结构-设备体系实时耦联振动台试验结果与能量反应分析 |
| 5.5.1 结构-设备体系实时耦联振动台试验方法验证 |
| 5.5.2 结构与设备输入能 |
| 5.5.3 结构与设备能量分配特性 |
| 5.6 地基土-结构-设备体系实时耦联振动台试验结果与能量反应分析 |
| 5.6.1 地基土-结构-设备体系实时耦联振动台试验方法验证 |
| 5.6.2 结构与设备输入能 |
| 5.6.3 结构与设备能量分配特性 |
| 5.7 本章小结 |
| 第6章 局部非线性地基土-结构-设备体系计算方法与能量分析 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 局部非线性地基土-结构-设备体系划分形式 |
| 6.3 局部非线性地基土-结构-设备体系计算方法 |
| 6.3.1 地基土-结构-设备体系运动方程 |
| 6.3.2 地基土-结构-设备体系能量反应方程 |
| 6.4 地基土-结构-设备体系求解的数值交互分析方法 |
| 6.4.1 ANSYS-MATLAB交互分析方法及其实现 |
| 6.4.2 数值交互分析方法的验证 |
| 6.5 地基土-结构-设备体系能量反应分析 |
| 6.5.1 结构与设备输入能 |
| 6.5.2 结构与设备能量分配特性 |
| 6.5.3 地基土变形状态对结构-设备体系反应影响分析 |
| 6.6 本章小结 |
| 第7章 地基土-高层框架结构-设备体系能量分析 |
| 7.1 引言 |
| 7.2 地基土-高层框架结构-设备体系计算模型 |
| 7.2.1 结构-设备体系模型 |
| 7.2.2 连接装置模型 |
| 7.2.3 基础和土体材料参数 |
| 7.2.4 地震动输入 |
| 7.3 结构-设备体系能量计算的实现 |
| 7.3.1 总能量反应计算 |
| 7.3.2 滞回耗能分布计算 |
| 7.4 刚性地基条件的结构-设备体系抗震响应及分布分析 |
| 7.4.1 结构与设备输入能 |
| 7.4.2 连接装置耗能 |
| 7.4.3 结构与设备能量分配特性 |
| 7.4.4 层间位移及楼层滞回耗能分布 |
| 7.5 地基土对结构-设备体系抗震响应及分布影响分析 |
| 7.5.1 结构与设备输入能 |
| 7.5.2 连接装置耗能 |
| 7.5.3 结构与设备能量分配特性 |
| 7.5.4 层间位移及楼层滞回耗能分布 |
| 7.6 本章小结 |
| 第8章 结论与展望 |
| 8.1 结论 |
| 8.2 展望 |
| 参考文献 |
| 发表论文与参加科研情况说明 |
| 致谢 |
（6）基于结构声强可视化的航空发动机转子-支承-机匣耦合系统振动能量传递特性研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 符号说明表 |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 选题的背景及意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 航空发动机振动问题研究与发展历程 |
| 1.2.1.1 转子系统 |
| 1.2.1.2 转子-轴承耦合系统 |
| 1.2.1.3 转子-支承-机匣耦合系统 |
| 1.2.2 航空发动机整机动力学研究现状 |
| 1.2.3 振动传递特性研究方法发展历程 |
| 1.2.3.1 传递路径分析方法 |
| 1.2.3.2 功率流法 |
| 1.2.4 结构声强法理论与实验研究现状 |
| 1.2.4.1 结构声强法理论与数值研究现状 |
| 1.2.4.2 结构声强法实验与测量研究现状 |
| 1.2.5 小结 |
| 1.3 本文的主要工作 |
| 1.3.1 研究目的 |
| 1.3.2 研究方法 |
| 1.3.3 研究内容 |
| 第2章 结构声强法理论 |
| 2.1 概述 |
| 2.2 振动波理论 |
| 2.2.1 纵波 |
| 2.2.2 横波 |
| 2.2.2.1 剪切波 |
| 2.2.2.2 扭转波 |
| 2.2.3 弯曲波 |
| 2.3 结构声强法 |
| 2.3.1 通用表述 |
| 2.3.2 不同类型振动波表述 |
| 2.3.2.1 纵波所传递的振动能量 |
| 2.3.2.2 剪切波所传递的振动能量 |
| 2.3.2.3 扭转波所传递的振动能量 |
| 2.3.2.4 弯曲波所传递的振动能量 |
| 2.3.3 不同结构单元表述 |
| 2.3.3.1 板壳单元 |
| 2.3.3.2 梁单元 |
| 2.3.3.3 实体结构单元 |
| 2.4 本章小结 |
| 第3章 结构声强矢量场求解与可视化 |
| 3.1 概述 |
| 3.2 有限单元法基本原理与步骤 |
| 3.3 FLAG通讯机制 |
| 3.4 通用求解程序 |
| 3.5 物理空间与计算空间转换 |
| 3.6 振动能量流线可视化 |
| 3.7 可行性与准确性验证 |
| 3.7.1 算例一 |
| 3.7.2 算例二 |
| 3.8 本章小结 |
| 第4章 双转子-支承-机匣耦合系统瞬态振动能量传递特性 |
| 4.1 概述 |
| 4.2 双转子-支承-机匣耦合系统 |
| 4.3 全局瞬态结构声强矢量场求解与可视化 |
| 4.3.1 通用求解程序预留接口命令输入 |
| 4.3.2 收敛性分析 |
| 4.3.3 准确性分析(网格无关性验证) |
| 4.4 耦合系统全局瞬态振动能量传递特性分析 |
| 4.4.1 瞬态结构声强场频响特性 |
| 4.4.2 转子、支板、机匣部件间瞬态振动能量传递特性分析 |
| 4.5 机匣不同类型振动波瞬态振动能量传递特性分析 |
| 4.6 本章小结 |
| 第5章 结构声强与结构振动特性内在物理联系 |
| 5.1 概述 |
| 5.2 结构声强的量纲 |
| 5.3 内在物理联系的理论分析 |
| 5.4 转子模态振型对振动能量传递特性的影响 |
| 5.4.1 概述 |
| 5.4.2 一阶弯曲模态 |
| 5.4.3 锥动模态 |
| 5.4.4 平动模态 |
| 5.4.5 小结 |
| 5.5 基于瞬态振动能量传递控制的转子振动抑制研究 |
| 5.5.1 带有周向环槽的低压转子结构 |
| 5.5.2 周向环槽对瞬态振动能量传递特性的影响分析 |
| 5.5.3 验证周向环槽对转子弯曲振动的抑制作用 |
| 5.6 本章小结 |
| 第6章 稳态振动能量传递特性及减振应用 |
| 6.1 概述 |
| 6.2 机匣稳态振动能量传递特性分析 |
| 6.2.1 航空发动机整机机匣耦合结构 |
| 6.2.2 机匣稳态结构声强矢量场求解及可视化 |
| 6.2.3 机匣模态分析 |
| 6.2.4 振动能量通量比 |
| 6.2.5 结果分析与讨论 |
| 6.3 机匣稳态振动能量耦合特性分析 |
| 6.3.1 理论分析 |
| 6.3.2 数值验证 |
| 6.3.3 附加反相激励载荷对振动能量传递控制及振动抑制的作用 |
| 6.3.3.1 概述 |
| 6.3.3.2 带孔板件结构模型 |
| 6.3.3.3 附加反相激励载荷对振动能量传递特性的影响 |
| 6.3.3.4 附加反相激励载荷对结构振动的抑制作用 |
| 6.4 稳态振动能量涡流场在振动抑制中的作用 |
| 6.4.1 安装节诱导的振动能量涡流场 |
| 6.4.1.1 单转子-支承-机匣耦合模型 |
| 6.4.1.2 安装节位置对振动能量传递特性的影响分析 |
| 6.4.1.3 时、频域中机匣组件减振有效性评估 |
| 6.4.2 机匣周向加肋筋诱导的振动能量涡流场 |
| 6.4.2.1 带有周向加肋筋的机匣-支承-转子耦合系统 |
| 6.4.2.2 振动能量传递率 |
| 6.4.2.3 机匣模态分析 |
| 6.4.2.4 加肋与未加肋机匣稳态结构声强矢量场 |
| 6.4.2.5 能量涡流场对稳态振动能量传递率的影响 |
| 6.5 本章小结 |
| 第7章 非线性结构中振动能量传递特性初步探究 |
| 7.1 概述 |
| 7.2 考虑非线性接触的螺栓预紧法兰连接平板组件 |
| 7.3 非线性瞬态结构声强矢量场求解与可视化 |
| 7.4 非线性瞬态振动能量传递特性 |
| 7.4.1 F1 沿+z方向加载 |
| 7.4.2 F1 沿-z方向加载 |
| 7.5 微观振动能量传递过程与宏观运动状态变化过程对应分析 |
| 7.5.1 阻尼及外部激励载荷作用下的相轨迹 |
| 7.5.2 相轨迹与瞬态结构声强矢量场映射关系分析 |
| 7.6 本章小结 |
| 结论、创新点与展望 |
| 参考文献 |
| 附录A FLAG通讯机制APDL命令流及MATLAB脚本语言 |
| 附录B 瞬态转子不平衡力载荷表命令流 |
| 致谢 |
| 作者简历及攻读学位期间发表的学术论文与研究成果 |
（7）杆系DEM法计算理论研究及其在结构力学行为仿真中的应用（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 课题背景 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 杆件结构力学复合行为分析研究现状 |
| 1.2.2 颗粒离散单元法研究及在结构工程中的应用现状 |
| 1.3 本文主要工作 |
| 1.3.1 研究出发点及思路 |
| 1.3.2 主要研究工作 |
| 第二章 杆系离散单元法的基本理论与公式推导 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 杆系离散单元法的基本概念 |
| 2.2.1 颗粒描述 |
| 2.2.2 颗粒运动描述 |
| 2.2.3 接触单元描述 |
| 2.3 面向轴力杆单元的杆系离散单元法 |
| 2.3.1 颗粒运动方程的建立与求解 |
| 2.3.2 颗粒所受内力计算 |
| 2.3.3 颗粒所受等效外力计算 |
| 2.3.4 作用在等效梁上的均布力的等效外力计算 |
| 2.3.5 计算流程 |
| 2.4 面向平面梁单元的杆系离散单元法 |
| 2.4.1 颗粒运动方程的建立与求解 |
| 2.4.2 颗粒所受内力计算 |
| 2.4.3 颗粒所受外力计算 |
| 2.5 平面梁单元向空间梁单元的进化 |
| 2.5.1 面向空间梁单元的颗粒运动方程 |
| 2.5.2 面向空间梁单元的接触本构模型 |
| 2.5.3 面向空间梁单元的各方向接触刚度系数 |
| 2.6 颗粒质量与转动惯量的计算与修正 |
| 2.7 初始条件和边界条件施加 |
| 2.8 计算参数 |
| 2.8.1 阻尼的选取 |
| 2.8.2 时间步长的选取 |
| 2.8.3 杆系离散单元模型的建立原则 |
| 2.9 杆系离散单元法与显式有限单元法的区别与联系 |
| 2.10 小结 |
| 第三章 结构静、动力弹性行为分析的杆系离散单元计算方法研究 |
| 3.1 研究背景与分析思路 |
| 3.1.1 研究背景 |
| 3.1.2 结构静、动力弹性问题的杆系离散单元分析思路及计算流程 |
| 3.2 荷载施加 |
| 3.2.1 静荷载施加 |
| 3.2.2 动荷载施加 |
| 3.3 动荷载下阻尼模型的构造 |
| 3.3.1 新的阻尼模型 |
| 3.3.2 不同阻尼模型下结构的动力响应 |
| 3.4 静荷载下杆件结构的弹性行为分析 |
| 3.4.1 自由端受集中荷载作用的悬臂梁 |
| 3.4.2 William Toggle框架的阶跃屈曲现象 |
| 3.4.3 空间六角星型穹顶结构 |
| 3.4.4 22m跨单层球面网壳的静力稳定分析 |
| 3.5 动荷载下杆件结构的弹性行为分析 |
| 3.5.1 L形框架的非线性动力弹性行为分析 |
| 3.5.2 浅圆拱的静、动力弹性行为分析 |
| 3.5.3 平面钢框架的静、动力弹性行为分析 |
| 3.5.4 双跨、六层Orbison钢框架的动力弹性行为分析 |
| 3.6 小结 |
| 第四章 结构弹塑性行为分析的杆系离散单元计算方法研究 |
| 4.1 研究背景与分析思路 |
| 4.2 屈服准则-截面极限屈服面方程 |
| 4.2.1 塑性铰法可用的屈服准则 |
| 4.2.2 精细塑性铰法可用的屈服准则 |
| 4.3 不考虑截面塑性开展的塑性铰法 |
| 4.3.1 弹塑性接触本构模型 |
| 4.3.2 加卸载准则 |
| 4.4 可近似考虑截面塑性开展的精细塑性铰法 |
| 4.4.1 弹塑性接触本构模型 |
| 4.4.2 加卸载准则 |
| 4.5 内力超过极限屈服面后的修正 |
| 4.6 考虑几何材料双非线性的杆系离散单元计算流程 |
| 4.7 杆件结构的弹塑性行为分析 |
| 4.7.1 基于塑性铰法的平面桁架弹塑性行为分析 |
| 4.7.2 基于精细塑性铰法的平面杆件结构弹塑性行为分析 |
| 4.7.3 六层空间框架和二十层空间框架的弹塑性分析 |
| 4.7.4 K6型单层网壳结构弹塑性分析 |
| 4.8 小结 |
| 第五章 结构多点激励强震倒塌分析的杆系离散单元计算方法研究 |
| 5.1 研究背景与分析思路 |
| 5.2 地震动多点激励的杆系离散元模拟 |
| 5.2.1 位移法 |
| 5.2.2 大质量法 |
| 5.2.3 位移法和大质量法的对比分析 |
| 5.3 可考虑地震作用应变率效应的接触本构模型 |
| 5.3.1 钢材的静态本构模型 |
| 5.3.2 应变率效应 |
| 5.4 基于Open MP的杆系离散元并行计算方法 |
| 5.5 结构多点激励强震倒塌分析的杆系离散单元计算流程 |
| 5.6 多点激励振动台倒塌试验验证 |
| 5.6.1 K6 型单层球面网壳多点激励振动台倒塌试验概况 |
| 5.6.2 K6 型单层球面网壳多点激励振动台试验模型强震倒塌全过程仿真 |
| 5.7 小结 |
| 第六章 半刚性连接钢框架结构静、动力分析的杆系离散单元计算方法研究 |
| 6.1 研究背景与分析思路 |
| 6.2 半刚性连接模型 |
| 6.3 考虑二维半刚性连接的弹性杆系离散元计算方法 |
| 6.3.1 虚拟的二维零长度弹簧单元 |
| 6.3.2 考虑半刚性连接的接触单元刚度修正公式 |
| 6.3.3 半刚性连接的滞回行为模拟 |
| 6.3.4 半刚性钢框架静、动力分析的杆系离散单元计算流程 |
| 6.3.5 半刚性连接杆件结构的弹性行为分析 |
| 6.4 考虑三维半刚性连接的弹塑性杆系离散元计算方法 |
| 6.4.1 虚拟的三维零长度弹簧单元 |
| 6.4.2 考虑三维半刚性连接的接触单元弹性刚度修正公式 |
| 6.4.3 考虑三维半刚性连接的接触单元弹塑性刚度修正公式 |
| 6.4.4 半刚性连接杆系结构的弹塑性行为分析 |
| 6.5 小结 |
| 第七章 结论与展望 |
| 7.1 主要结论 |
| 7.2 主要创新点 |
| 7.3 不足与展望 |
| 参考文献 |
| 攻读博士期间相关科研成果 |
| 致谢 |
（8）自平衡张拉整体索穹顶结构的理论分析与试验研究（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 张拉整体结构找形研究现状 |
| 1.2.2 张拉整体结构拓扑优化研究现状 |
| 1.2.3 张拉整体结构动力学研究现状 |
| 1.2.4 张拉整体环研究现状 |
| 1.2.5 索穹顶结构研究现状 |
| 1.2.6 研究现状小结 |
| 1.3 本文主要研究内容 |
| 第2章 张拉整体结构的静力学与动力学方程 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 张拉整体结构的数学描述 |
| 2.2.1 张拉整体结构的形态 |
| 2.2.2 张拉整体结构的杆件信息 |
| 2.2.3 张拉整体结构的势能与动能 |
| 2.3 张拉整体结构的静力学方程 |
| 2.3.1 平衡方程 |
| 2.3.2 协调方程 |
| 2.3.3 平衡方程的线性化 |
| 2.3.4 特征值屈曲分析方法 |
| 2.3.5 算例分析 |
| 2.4 张拉整体结构动力学方程 |
| 2.4.1 整体节点坐标为变量的动力学方程 |
| 2.4.2 边界条件的处理 |
| 2.4.3 动力学方程的线性化 |
| 2.4.4 结构的自振特性分析 |
| 2.4.5 算例分析 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 张拉整体结构的找形方法 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 基于Levenberg-Marquardt的找形方法 |
| 3.2.1 非线性最小二乘问题 |
| 3.2.2 Levenberg-Marquardt方法 |
| 3.2.3 算例分析 |
| 3.3 基于广义逆的找形方法 |
| 3.3.1 平衡方程最小二范数解 |
| 3.3.2 算例分析 |
| 3.4 基于能量最优化的找形方法 |
| 3.4.1 无约束非线性优化问题 |
| 3.4.2 基于修正牛顿法的求解 |
| 3.4.3 算例分析 |
| 3.5 带刚体的广义张拉整体结构的找形 |
| 3.5.1 带刚体的广义张拉整体结构的数学描述 |
| 3.5.2 带刚体的广义张拉整体结构的平衡方程 |
| 3.5.3 带刚体的广义张拉整体结构的找形方法 |
| 3.5.4 算例分析 |
| 3.6 本章小结 |
| 第4章 自平衡张拉整体索穹顶结构的优化设计 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 基于遗传算法的张拉整体环拓扑优化 |
| 4.2.1 张拉整体环结构的设计方法 |
| 4.2.2 基于遗传算法的拓扑优化 |
| 4.2.3 算例分析 |
| 4.3 新型张拉整体环的形状优化 |
| 4.3.1 新型张拉整体环结构的形态 |
| 4.3.2 两阶段最小质量设计方法 |
| 4.3.3 形状优化与算例分析 |
| 4.4 索穹顶的形状优化 |
| 4.4.1 索弯顶结构的设计概念研究 |
| 4.4.2 索穹顶的两阶段最小质量设计 |
| 4.4.3 索穹顶结构的形状与拓扑优化 |
| 4.5 自平衡张拉整体索穹顶结构的协同设计 |
| 4.5.1 自平衡张拉整体索穹顶结构形状 |
| 4.5.2 结构预应力设计 |
| 4.5.3 构件截面积设计 |
| 4.6 本章小结 |
| 第5章 自平衡张拉整体索穹顶结构的力学性能研究和张拉成形分析 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 自平衡张拉整体索穹顶结构静力分析 |
| 5.2.1 全跨均布竖向荷载作用 |
| 5.2.2 半跨竖向荷载作用 |
| 5.2.3 半跨水平荷载作用 |
| 5.3 自平衡张拉整体索穹顶结构动力性能 |
| 5.3.1 自平衡张拉整体索穹顶结构自振特性 |
| 5.3.2 地震荷载作用下的结构响应时程分析 |
| 5.4 自平衡张拉整体索穹顶张拉成形分析 |
| 5.4.1 自平衡张拉整体索穹顶的张拉方案 |
| 5.4.2 张拉成形过程分析 |
| 5.5 本章小结 |
| 第6章 自平衡张拉整体索穹顶结构的试验研究 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 张拉整体结构模型相似理论 |
| 6.2.1 结构静力相似理论 |
| 6.2.2 动力相似理论 |
| 6.2.3 算例分析 |
| 6.3 自平衡张拉整体索穹顶结构的试验研究 |
| 6.3.1 试验模型设计 |
| 6.3.2 试验前期准备 |
| 6.3.3 试验模型的张拉成形过程测试 |
| 6.3.4 静力加载测试 |
| 6.4 本章小结 |
| 第7章 结论与展望 |
| 7.1 主要工作与结论 |
| 7.2 主要创新点 |
| 7.3 研究展望 |
| 参考文献 |
| 作者简历及在学期间取得的科研成果 |
（9）内压环索承网格结构施工精细化分析及索夹抗滑试验（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 索承网格结构 |
| 1.1.1 概述 |
| 1.1.2 分类及特点 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 国外工程应用现状 |
| 1.2.2 国内工程应用现状 |
| 1.3 本文研究内容 |
| 第二章 上海浦东足球场挑蓬概述 |
| 2.1 工程概况 |
| 2.1.1 项目背景概述 |
| 2.1.2 整体结构概述 |
| 2.1.3 拉索概述 |
| 2.1.4 其他构件规格 |
| 2.1.5 索杆系关键节点 |
| 2.1.6 施工方法 |
| 2.2 ANSYS有限元模型概况 |
| 2.2.1 模型概述 |
| 2.2.2 单元类型 |
| 2.2.3 材料属性 |
| 2.2.4 约束条件与关键节点连接 |
| 2.3 ANSYS与 SAP2000 有限元模型对比 |
| 2.3.1 荷载条件 |
| 2.3.2 ANSYS与 SAP2000 分析结果对比 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 张拉完成态稳定性分析 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 特征值屈曲分析和非线性稳定分析的基本理论和方法 |
| 3.2.1 基本理论 |
| 3.2.2 分析方法 |
| 3.3 张拉完成态稳定性优化分析的目标和基本思路 |
| 3.3.1 优化目标 |
| 3.3.2 优化思路 |
| 3.4 内压环索承网格结构张拉完成态稳定性分析 |
| 3.4.1 张拉完成态增强支撑方案设置及优化 |
| 3.4.2 张拉完成态结构屈曲特征值与屈曲模态 |
| 3.4.3 施工成型态结构关键响应 |
| 3.4.4 张拉完成态结构弹塑性几何稳定性分析 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 索网施工精细化分析 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 索网施工找形分析方法 |
| 4.2.1 基本方法 |
| 4.2.2 非线性动力有限元找形法 |
| 4.3 环索提升分析 |
| 4.3.1 环索铺展位形分析 |
| 4.3.2 环索与V撑外肢连接的位形分析 |
| 4.3.3 提升索卸载分析 |
| 4.3.4 小结 |
| 4.4 径向索张拉分析 |
| 4.4.1 分析模型及方法 |
| 4.4.2 径向索分级张拉工况设置 |
| 4.4.3 分析结果 |
| 4.5 本章小结 |
| 第五章 施工误差影响分析 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 误差分析方法及基本理论 |
| 5.2.1 随机抽样—蒙特卡洛法 |
| 5.2.2 索长及外联节点坐标耦合随机误差影响分析基本方法 |
| 5.2.3 误差分布模型 |
| 5.2.4 误差限值 |
| 5.3 内压环索承网格结构拉索施工误差影响分析 |
| 5.3.1 基本思路 |
| 5.3.2 分析模型 |
| 5.3.3 误差组合方案设置 |
| 5.3.4 独立误差影响分析 |
| 5.3.5 耦合误差影响分析 |
| 5.4 本章小结 |
| 第六章 索夹抗滑移性能试验研究 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 内压环索承网格结构索夹抗滑移性能试验研究 |
| 6.2.1 试验概述 |
| 6.2.2 试验研究对象 |
| 6.2.3 试验系统 |
| 6.2.4 试验方法及步骤 |
| 6.2.5 高强螺栓应力松弛试验研究结果 |
| 6.2.6 索夹抗滑移极限承载力试验研究结果 |
| 6.2.7 孔道综合摩擦系数试验研究结果 |
| 6.3 本章小结 |
| 第七章 总结与展望 |
| 7.1 总结 |
| 7.2 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
（10）基于结构响应敏感性的网壳结构静、动力连续倒塌研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景与意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 结构抗倒塌研究现状 |
| 1.2.2 结构冗余特性研究现状 |
| 1.2.3 基于结构冗余特性的连续倒塌研究现状 |
| 1.2.4 当前研究存在的问题 |
| 1.3 本文主要研究内容 |
| 参考文献 |
| 第二章 基于结构响应敏感性的网壳结构连续倒塌判别方法研究 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 连续倒塌的判别方法 |
| 2.3 结构在静力作用下由失稳导致的连续倒塌判别指标 |
| 2.3.1 设计荷载下的应变能U_1 |
| 2.3.2 极限荷载下的应变能U_2 |
| 2.3.3 应变能变化量△U |
| 2.4 结构在动力作用下的连续倒塌判别指标 |
| 2.4.1 设计动荷载下的应变能时程 |
| 2.4.2 极限加速度峰值下的应变能时程 |
| 2.4.3 应变能变化量 |
| 2.5 小结 |
| 参考文献 |
| 第三章 基于结构响应敏感性的网壳结构静力连续倒塌研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 40m跨K6型单层网壳结构静力连续倒塌分析 |
| 3.2.1 计算模型 |
| 3.2.2 计算过程 |
| 3.2.3 计算结果 |
| 3.3 40m跨K6型单层网壳结构静力连续倒塌验证 |
| 3.3.1 结构的稳定临界荷载 |
| 3.3.2 杆件的塑性发展过程 |
| 3.3.3 杆件失稳判断 |
| 3.3.4 验证结果分析 |
| 3.4 70m跨K6型单层网壳结构静力连续倒塌分析 |
| 3.4.1 计算模型 |
| 3.4.2 计算过程 |
| 3.4.3 计算结果 |
| 3.5 70m跨K6型单层网壳结构静力连续倒塌验证 |
| 3.5.1 结构的稳定临界荷载 |
| 3.5.2 杆件的塑性发展过程 |
| 3.5.3 杆件失稳判断 |
| 3.5.4 算例验证分析 |
| 3.6 小结 |
| 参考文献 |
| 第四章 基于结构响应敏感性的网壳结构动力连续倒塌研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 40m跨K6型单层网壳结构动力连续倒塌分析 |
| 4.2.1 计算模型 |
| 4.2.2 计算过程 |
| 4.2.3 计算结果 |
| 4.3 40m跨K6型单层网壳结构动力连续倒塌验证 |
| 4.3.1 生死单元法验证 |
| 4.3.2 动力重启动验证 |
| 4.3.3 验证结果分析 |
| 4.4 70m跨K6型单层网壳结构动力连续倒塌分析 |
| 4.4.1 计算模型 |
| 4.4.2 计算过程 |
| 4.4.3 计算结果 |
| 4.5 70m跨K6型单层网壳结构静力连续倒塌验证 |
| 4.5.1 生死单元法验证 |
| 4.5.2 基于显式动力分析的动力连续倒塌分析验证 |
| 4.5.3 算例验证分析 |
| 4.6 小结 |
| 参考文献 |
| 第五章 结论 |
| 附录A 主要符号和术语 |
| 作者攻读硕士学位期间发表的论文 |
| 致谢 |
四、ANSYS中结构刚度矩阵的求解（论文参考文献）
- [1]两跨连续时摩擦滑移悬链线索的理论分析与二次开发[D]. 张宁强. 燕山大学, 2021(01)
- [2]大跨度公路斜拉桥极限承载力分析[D]. 张阳山. 合肥工业大学, 2021(02)
- [3]基于区域描述的显式拓扑优化方法研究及应用[D]. 杨航. 中北大学, 2020(03)
- [4]自由曲面单层空间网格结构形态与网格优化研究[D]. 刘峰成. 东南大学, 2020
- [5]地基土—结构—设备体系振动台试验研究与能量反应分析[D]. 罗兰芳. 天津大学, 2020(01)
- [6]基于结构声强可视化的航空发动机转子-支承-机匣耦合系统振动能量传递特性研究[D]. 马英群. 中国科学院大学(中国科学院工程热物理研究所), 2020(08)
- [7]杆系DEM法计算理论研究及其在结构力学行为仿真中的应用[D]. 许玲玲. 东南大学, 2020(02)
- [8]自平衡张拉整体索穹顶结构的理论分析与试验研究[D]. 马烁. 浙江大学, 2020(01)
- [9]内压环索承网格结构施工精细化分析及索夹抗滑试验[D]. 张旻权. 东南大学, 2020(01)
- [10]基于结构响应敏感性的网壳结构静、动力连续倒塌研究[D]. 李梦男. 东南大学, 2020(01)