单层球面网壳屋盖屈曲有限元分析

以单层球面网壳屋盖为研究对象,对50m、30m跨单层球面网壳进行了屈曲有限元分析研究,考虑了不同支座、跨度对结构屈曲特征值的影响,得到了一些重要结论,为单层球面网壳的设计、研究和应用提供了一定的参考和借鉴.     

K8型网壳结构模型稳定矢跨比试验与应用探讨

伴随着建筑审美的不断发展,具有造型丰富、空间跨度大等诸多优势的网壳结构成为了应用最为广泛的空间结构之一。提升网壳结构的稳定性是当前研究的热点,且针对网壳结构杆件缺陷研究较为少见的情况,基于此,通过探索不同矢跨比对杆件屈曲K8型单层球面网壳结构稳定性所产生的影响从而优选最佳矢跨比。研究结果显示,在地震荷载作用下不同的矢跨比对网壳结构稳定性造成的影响是有明显差异的,矢跨比为0. 4时K8型单层球面网壳结构的稳定性最好。     

扁球面网壳在动静荷载作用下的非线性稳定性

根据薄壳非线性动力学理论和拟壳法的思想,给出了扁球面网壳在动、静荷载协同作用下的非线性动力学控制方程.然后利用扁球面网壳的非线性动力学变分方程和协调方程,在夹紧固定的边界条件下,通过Galerkin作用得到一个含二次和三次的非线性动力学微分方程.用Floquet指数方法研究了系统的分岔问题,讨论了平衡点（奇点）邻域的稳定性问题.指出了系统在纯动态作用和在动静荷载协同作用下其平衡位置的变化情况.     

适用于ADI-FDTD的基于线性插值的吸收边界条件及其改进方法(英文)

基于线性插值的方法提出了一种适用于交替方向隐式时域有限差分法(ADI-FDTD)的吸收边界条件,该边界条件能够在ADI-FDTD方法中改善边界反射性能.首先,对由截断误差和相速估计误差引起的此吸收边界条件的反射进行了分析和推导.通过理论分析,说明了基于相速估计和非均匀网格的对此吸收边界改进方法能够改善边界条件的反射特性.然后进行了矩形波导情况下该吸收边界条件的数值仿真.最后给出了数值仿真结果,并通过对有无相速估计下吸收边界条件反射系数比较、对均匀和非均匀网格处理下吸收边界条件反射系数的比较,以及对在不同时间步长下吸收边界条件反射系数变化的分析,说明了该吸收边界条件及其改进方法对ADI-FDTD方法中的边界反射性能有很好的改善效果.     

低矢跨比类椭圆形弦支穹顶结构稳定性能分析（英文）

为了研究初始几何缺陷和材料非线性对弦支穹顶稳定性分析的影响,以江苏文化城体育馆类椭圆形弦支穹顶为算例,进行了模态分析.然后,对弦支穹顶与单层网壳进行了稳定性能对比研究,包括线性屈曲、几何非线性屈曲、考虑初始几何缺陷的几何非线性屈曲以及同时考虑几何-材料非线性的双非线性屈曲.结果表明,索杆系增加了弦支穹顶的整体性,降低了单层网壳对初始几何缺陷的敏感性,但对结构刚度、自振频率、线性屈曲荷载、无初始缺陷的非线性屈曲荷载等影响不大.当考虑初始几何缺陷和材料非线性时,2种结构的极限稳定承载能力均大幅下降,表明低矢跨比弦支穹顶对初始几何缺陷和材料非线性较为敏感.此外,活载分布模式对结构失稳模态影响较大,满跨活载并不一定是最不利的活载分布模式.     

基于Java语言的在线导热实验虚拟仿真软件开发

基于有限差分数值计算方法和网络交互式数据可视化技术,开发导热实验虚拟仿真软件.软件包括平壁、圆筒壁、球壳、等截面直肋、二维矩形区域5个仿真实验模块.其中二维矩形区域温度场以含内热源、非稳态和4个边界均对流传热为基础进行模拟,软件可分析导热体几何尺寸、物性参数、内热源和热边界条件等对温度场的影响,有助于学生加深对稳态与非...     

均匀带电球面电场强度的再讨论

通过求带电球壳内电场强度在内外半径趋于相同时的极限,计算了均匀带电球面上的电场强度,与利用叠加原理或虚功原理计算的结果完全相同.并对均匀带电球面上的电场强度的不连续性进行了探讨,发现这种不连续来源于将带电球壳理想化为无限薄球面的过程.     

防护服装的热传导模型与计算

防护服装的温度变化模型和计算是缩短产品研发周期、降低研发成本的基础技术.在经典的Torvi的热传导模型中,皮肤层罗宾边界条件的选择直接影响数值模拟的效果.本文首先建立四层防护服装热传导系统及其边界条件,采用有限差分格式计算温度场的分布函数.然后通过虚设,四层偏微分方程系统被拓广到五层热传导模型,同时以虚拟层热传导率作为有待估计的模型参数,并以此参数代替罗宾条件的选择.优化估计后的第五层热传导系数充分反映了辐射、对流、热容变化等未考虑因素.改进的五层模型具有预测皮肤表面温度分布的功能,在防护服装参数设计中起到关键作用.     

转动单星星风与角动量损失及演化的研究

在转动单星旋转椭球体模型下提出非均匀的星风与角动量损失理论,数值模拟两种损失在转动单星表面的分布以及两种损失影响下转动单星的演化。     

高真空多层绝热温度场数值模拟研究

基于逐层传热计算方法,计算高真空多层绝热传热量,进而确定高真空多层绝热综合导热系数.结果表明,外界环境温度越高,升高相同温度,高真空多层绝热传热量增加越多,综合导热系数增加越多;基于综合导热系数,进行高真空多层绝热温度场数值模拟研究.结果表明,越靠近冷端,绝热层中温度变化越大,温度降低越明显;越靠近热端,绝热层中温度变化越小,温度升高越微弱.     

基于刚度优化的单层网壳节点移动方法(英文)

研究目的:寻找单层网壳结构的最优节点分布,提高结构刚度,改善结构整体力学性能。创新要点:解决了单层网壳结构节点最优分布问题,实现了三种单层网壳节点位置优化的方式:自由调整,只竖向调整和在指定曲面上的调整。三种方式都可以提高结构刚度,改善结构力学性能。研究方法:根据结构应变能对节点坐标变化的敏感度,对节点坐标进行调整,修正已有的单层网壳结构,并创构自由曲面结构(图15)。重要结论:本文的节点移动敏感度方法在优化单层网壳结构时,不仅可以提高结构极限承载力,而且可以降低结构对初始几何缺陷的敏感度程度。     

热机荷载下含梯度涂层的弹性条中裂纹问题(英文)

研究了热机荷载作用下含功能梯度材料涂层的裂纹弹性底层条问题,提出一些新的边界条件,假设裂纹面上的温度降低是由通过裂纹的控制热传导的因子造成,利用傅里叶积分变换,将热弹性混合边值问题转化为一组奇异积分方程,奇异积分方程组可以利用Chebyshev多项式逼近方法近似求解.给出了温度、位移场和热应力强度因子的数值计算方法.通过算例分析了不同几何参数下裂纹表面标准温度的分布,并讨论了裂纹位置和热弹性非均匀参数对Ⅰ、Ⅱ型裂纹尖端标准热应力强度因子的影响.结果表明:弹性底层厚度不变时,梯度涂层厚度对裂纹表面的温度分布有重要的影响;梯度涂层厚度的变化对底层的裂纹有重要的影响.研究结果有助于对梯度涂层结构热机行为的理解.     

曲线箱梁桥均匀温度变化效应分析

温度荷载的作用是造成曲线箱梁桥工程问题的主要原因之一。文章运用曲线梁桥的微分方程,详细分析了混凝土曲线箱梁在均匀温度荷载作用下的效应,推导出了单跨曲线箱梁在径向受到约束时受均匀温度荷载作用产生的支反力及内力计算公式,并利用公式及有限元软件进行实例计算,验证了公式的准确性,得出了曲线箱梁桥在均匀温度荷载作用下,径向反力的大小与桥梁半径的二次方呈反比例关系,与桥梁的刚度、轴线圆心角呈正比例关系,即桥梁的半径越小,桥梁越宽,圆心角越大,桥梁的径向反力越大的结论,为解决曲线箱梁在均匀温度荷载作用下的工程问题提供理论支持。     

沥青路面微波现场热再生传热模型

为了获得沥青路面微波热再生过程的温度分布规律,根据非稳态导热理论建立了加热区域内的二维传热模型,将加热区域外沥青料简化成4个半无限大固体分别建立了一维传热模型.通过加热水负载实验求解了加热沥青料的辐射电场强度.理论推导出了传热边界条件数学模型,并提出了采用实验数据拟合反求边界条件的方法.通过加热实验测出了沥青混合料的温度并拟合出温度场分布,利用Matlab中的偏微分工具箱对传热模型仿真求解,求得的温度场分布和实验结果相当吻合.研究结果证实了该传热模型具有较高的精度,可以直接计算沥青路面热再生过程中的温度分布.     

混凝土箱梁温度作用效应的时程分析

提出了混凝土箱梁结构非稳态温度场计算及温度效应的时程分析方法,编制了有限元程序,得到了箱粱内温度场、跨中挠度、轴向变形和应变等随时间的变化结果.通过将计算结果与某混凝土箱梁试验实测结果比较,证明了这一分析方法的可行性和电算程序的可靠性.由此得到的温度效应时程分析结果可直接与其他荷载效应组合,使得有关温度作用的结构设计符合工程结构可靠度设计统一标准的要求.     

铝合金压铸模具温度场数值分析

采用PROCAST对铝合金压铸用模具在压铸过程中的温度场进行了数值模拟,对压铸边界条件和传热系统的潜热采用热焓法进行了处理,分析了在不同时刻模具的温度场分布,分析了在不同的浇注温度和不同的模具预热温度情况下对模具温度场的影响,并且预测了热应力集中的位置,对压铸工艺参数的优化提出了见解,分析了冷却水管的作用,为压铸模具的热应力分析奠定基础。     

非傅立叶模型层状复合陶瓷结构热传导分析

用非傅立叶热传导模型分析层状复合陶瓷结构的温度场,并与单热涂层结构的结果进行比较,同时进一步研究了夹层热物理性能参数对温度场的影响.研究表明:夹层可以有效地减缓内部结构的温度变化,夹层热物理性能参数(如:松弛时间、声速)对结构层的温度场有明显影响.     

发动机实验室空调系统模拟

运用流体动力学模拟软件对某发动机实验室三维数值模型进行数值模拟,结合模拟结果分析其内部温度场、速度场变化。对比有送风与无送风2种情况计算结果,比较发动机实验室空调系统的温度、速度分布以及变化规律;分析空气流动,讨论合理的气流组织方式。结果表明,设计合理的空调系统可以使实验室内部温度降低50 K,同时对实验室设计中出现的热堆积问题提出解决建议。     

基于联动机构的结构形态创构方法（英文）

目的:寻找以轴力为主要传递荷载方式的单层网壳结构的多种合理形态,改善结构的受力性能,为建筑设计提供多种合理的结构形状方案。创新点:1.建立控制单元组长度的移形方程,并在移形方程的基础上推导基于联动机构势能最小化的结构形态创构方法。2.将分组方式应用于网壳结构形态创构,并通过改变分组形式获得不同的合理结构形状;临时单元与临时力的引入拓展了方法的适用范围,也为形态创构提供了新的途径。方法:1.将机构的单元进行分组,以单元组总长度不变作为条件建立机构移形方程;根据机构势能下降最快的方向调整机构形状,使机构逐步达到势能最低。2.在同一初始模型中,通过改变临时单元、临时力以及单元组的设置来获得多种合理结构形状;通过多个数值算例说明该方法的特性。3.对该方法所生成的结构进行受力性能分析,验证所提方法的可行性和有效性。结论:提出了一种适用于网壳结构的形态创构方法。该方法简单、灵活,可以通过调整临时单元、临时力以及单元组的设置,得出多种以轴力为主要传递荷载方式的合理结构形状。可以为设计者在建筑方案设计阶段提供多种结构形状方案。     

开口圆柱壳的回传射线矩阵法精确自由振动分析(英文)

目的:开口圆柱壳作为板壳组合结构的组成部分被广泛应用于工程实践中。本文探讨开口圆柱壳结构参数(长度、半径、厚度和夹角等)和边界条件对其振动特性的影响,这对工程结构的减振设计具有重要意义。通过推导开口圆柱壳的解析解及其求解过程,建立加筋开口圆柱壳和板-壳耦合模型振动分析的理论基础。创新点:1.推导行波与驻波结合形式的解析解;2.建立回传射线矩阵法分析开口圆柱壳结构振动的流程;3.分析得到大模态数下开口圆柱壳固有频率随壳厚线性变化;直边简支时,曲边边界条件对固有频率影响不大。方法:1.基于Donnell-Mushtari-Vlasov(DMV)薄壳理论,推导两对边简支的开口圆柱壳行波与驻波结合形式的解析解;2.基于回传射线矩阵法原理,推导出开口圆柱壳的固有频率方程;3.采用黄金分割法求解开口圆柱壳的固有频率方程,得到精确的固有频率;4.分析开口圆柱壳不同结构参数和边界条件对固有频率的影响。结论:1.回传射线矩阵法适用于开口圆柱壳的振动分析且具有很高的精度;2.开口圆柱壳的固有频率随其长度的增加而减小;3.对于绝大部分模态数,开口圆柱壳的固有频率随其半径的增加而减小;4.开口圆柱壳的固有频率随壳厚的增加而增加,当周向模态数n=1和2时,不同壳厚的开口圆柱壳固有频率相差很小,当周向模态数n≥7时,开口圆柱壳的固有频率随壳厚线性变化;5.对于绝大多数模态数,开口圆柱壳的固有频率随夹角的增大而快速减小;6.对于两曲边简支的开口圆柱壳,其固有频率从高到低对应两直边的边界条件为固支、简支和自由;7.对于两直边简支的开口圆柱壳,两曲边的边界条件对其固有频率的影响不大。