空间钢网架结构力学性能的试验研究

当前有关空间钢网架结构安全性能的检测试验资料明显不足。文中以某实际空间钢网架结构为研究对象,对其进行了较系统的静动力试验和有限元分析。试验测试时将网架区划为9个带状单元,在每个单元的最大挠度位置进行了逐级加载的静力试验和0 kN、40kN两种配重条件下网架整体结构的振动测试,获得了表征网架变形性能的刚度值和网架前三阶竖向弯曲振动频率,依据试验结果对该网架的力学特点进行了分析。由于理论简化与实际工程的差别,导致有限元分析结果与实测结果误差较大,但有限元分析结果可用于试验模态的辅助判断。文中对网架试验的单元区划、数据采集方法和试验数据的处理过程均作了详细说明,可为网架结构检测试验法的深入研究提供参考。     

土木工程结构健康诊断中的统计识别方法综述

本文对土木工程结构健康诊断中的统计识别方法进行了综述。对统计识别中的统计系统识别方法(Bayes模型修正、随机有限元模型修正)、统计模式识别方法和概率神经网络方法的基本理论及其在土木工程结构健康诊断中的研究现状进行了论述，在此基础上提出了土木工程结构健康诊断中统计识别方法需要解决的关键问题和研究发展方向。     

平行索面悬索桥多阶段有限元模型修正

根据平行索面悬索桥的结构体系特征,可以将其划分为几个相对独立的子结构。充分利用振动测试得到的子结构局部振动信息和结构整体振动信息,可以分阶段进行有限元模型修正,从而提高优化效率。本文以克拉玛依市龙门桥为例,结合该桥设计的有限元模型和环境激励振动试验结果,进行了整桥模型修正和子结构多阶段模型修正。首先通过振动法计算得到边悬索的索力近似替代主缆索力,将其施加在整桥有限元模型中,运用基于动力特性的响应面法完成传统的模型修正,得到修正后的土-结构相互作用的弹簧刚度系数和吊杆索力;其次利用主塔横向模态相对独立的特点,通过对主塔子结构模型的修正得到合理的弹性支承参数;再将其施加在初始的整体有限元模型中,完成该桥的子结构分阶段有限元模型修正;最后比较子结构多阶段模型修正与传统整桥模型修正方法的效果,可以看出相比传统模型修正,所提方法不仅提高了修正精度,而且大幅度提高了优化效率。     

平板网架结构固有振动的ANSYS有限元分析

把平板网架结构简化为空间桁架体系，利用大型数值仿真计算软件ANSYS对其进行模态分析。文中介绍了平板网架结构ANSYS分析的方法与相关命令流，讨论了质量分布模型对分析结果的影响，并采用拟夹层板法来验证了模态分析的正确性。     

高耸塔架结构节点损伤基于神经网络的两步诊断法

本文针对高耸钢塔架结构的损伤特点，建立了具有节点损伤的有限元模型，提出了一种分层神经网络两步诊断法：第一步，由基于区域残余力理论的第一层神经网络进行结构损伤区域的初诊；第二步，由基于应变模态理论的第二层神经网络进行损伤区域内的具体损伤节点位置和程度的诊断。对一平面塔架结构的数值仿真分析表明：本文提出的损伤诊断方法的结果是令人满意的。     

MR阻尼器对桅杆结构风振响应的智能半主动控制

本文基于修正的拉格朗日坐标描述法，推导了空间四节点纤绳单元的大位移刚度矩阵的具体表达式。在将桅杆结构离散为空间四节点纤绳单元和梁单元的计算模型的基础上，建立了桅杆结构非线性风振响应分析的有限元方法。根据瞬时最优主动控制的原则，提出了MR阻尼器对桅杆结构风振反应智能半主动控制基于阻尼器位移的“开关—耗能”半主动控制策略。算例结果表明MR阻尼器能有效地减小桅杆结构的风振反应。     

预应力组合网架结构的自振特性分析及现场测试

本文采用子空间迭代法计算了预应力组合网架的自振频率与振型,分析总结了结构的自振特性及其影响因素,诸如索预应力、跨高比、边界条件、板和梁肋偏心、附加质量以及节点刚度的影响,并回归得出预应力组合网架基本周期简化计算公式。同时使用“脉动法”对天津一中新建活动中心楼层预应力组合网架进行了现场动力测试,结果表明预应力组合网架动力计算所采用的计算模型合理、计算分析结果可信,最后使用自由振动法及半功率点法得出了预应力组合网架结构的阻尼比,此值可作为钢与混凝土预应力组合网架结构的参考阻尼比。     

采用复合样条有限元方法求解板的动力初值问题

结构动力分析是工程设计中的重要组成部分，传统结构动力分析不能全面反映结构动力的初值特征，而Gurtin变分原理被认为是目前唯一能全面反映结构动力初值特征的变分原理。本文应用以位移为参变量的Gurtin变分原理，采用复合样条有限元的方法，即在时间域及空间域的y方向采用三次B样条函数，而在空间域的x方向采用多项式逼近广义位移，从而建立了精度较高的计算板动力初值问题的样条有限元模型。数值计算结果表明，本文所建立的方法能有效地求解板的动力初值问题，且计算精度高。     

深圳市民中心屋顶网架结构支撑钢牛腿瞬时应力场的识别

结构健康智能监测是当前国内外土木工程界新的研究热点和难点，具有重要的理论和工程应用价值。本文以深圳市民中心屋顶网架结构的智能监测系统为实际应用背景，系统地阐述了网架结构支撑钢牛腿基于神经网络的瞬时应力场识别方法及关键点工作状态评估与多级报警的方法。     

基于遗传神经计算的有限元方法研究

利用适当的神经网络可以把优化计算问题映射为一动态电路，从而在电路时间常数范围内获得问题的解。为了保证系统在矩阵非正定的条件下收敛到稳定态，可以利用遗传算法使系统流动到最终稳定点。本文利用神经网络的这种特点，把结构力学的有限元计算问题统一描述为约束二次优化问题，为现代结构分析的实时化和复杂力学行为的模拟分析提供必要的手段。     

大跨铁路钢桁连续梁桥减隔震方案比较研究

为研究适用于大跨铁路钢桁连续梁桥的减隔震方案及合理优化参数,以一座全长504 m的三跨铁路钢桁连续梁特大桥为工程背景,使用非线性结构分析软件SAP2000建立有限元模型,采用快速非线性分析方法分析对比摩擦摆、阻尼器、速度锁定器等减隔震方案在各种装置参数下的减震效率。研究表明:由于大跨铁路钢桁连续梁桥墩身自振导致的地震力较大,摩擦摆方案内力减震效率一般,同时墩底内力对滑动面半径变化并不敏感,在选取滑动半径时应更多地考虑行车平顺性和梁端位移值的限制。速度锁定器会极大地增加此类桥梁地震输入能量,不适用于此类桥型。阻尼器方案对活动墩内力减震效果明显,但不能有效降低固定墩内力。摩擦摆支座附加阻尼器组合减震方案能有效控制此类桥梁的内力和位移响应。研究结论可为大跨度钢桁连续梁桥减隔震设计提供参考。     

大召营高型变电构架的动力特性分析

河南省大召营变电站变电构架为高型构架，这种变电构架的结构形式复杂，规模较为庞大。本文采用ANSYS程序对其建立其有限元模型，并用子空间迭代法对结构进行了模态分析，得到了结构的自然频率和振型特征。通过对该变电站高型变电构架的动力特性分析，明确了结构的刚度特点和，找到了结构抗震的薄弱环节，计算结果对该结构的维修改造是有重要价值的。     

深海热液硫化物矿体3D瞬变电磁正演

深海热液硫化物矿体瞬变电磁的正演是考虑深海环境的全空间条件下三维体的涡流电磁响应.采用全空间矢量有限元法模拟计算深海热液硫化物矿的三维瞬变电磁响应,对硫化物矿体采用矩形单元模型剖分,应用Galerkin法推导有限元方程,先计算频率域响应,再通过Fourier反变换将其转换至时间域,得出深海热液硫化物矿矿体的瞬变电磁响应.并用双半空间模型的解析解检验了全空间矢量有限元法模拟计算算法和程序的正确性,最后按照等比例缩小电磁物理实验原则,比对数值计算和物理实验结果论证了全空间3D模型数值的正确性.结果表明:对于海水、矿体以及围岩复杂电磁边界,应用全空间矢量有限元法模拟计算深海热液硫化物矿瞬变电磁响应异常与物理模拟结果一致,而且计算方法简单精确,异常幅值明显,边界清晰.     

新型索承网壳结构非线性地震反应特性和参数分析

本文根据新型大跨空间杂交结构———索承网壳结构的受力特点,选用梁元、杆元和索元的混合有限元模型,给出了一种有效的适用于该类结构的非线性动力响应的增量、迭代有限元计算方法。以K8型索承网壳结构为研究对象,进行了时域内的三向地震作用下的非线性反应分析。计算结果表明,该结构具有良好的抗震性能。文中针对地震响应的主要影响参数,对其地震响应规律作了系统的研究,得出矢跨比和撑杆长度是抗震设计的主要控制参数等有应用价值的结论。     

Simplified design method and seismic performance of space trusses with consideration of the influence of the stiffness of their lower supporting columns

Static and dynamic force performance of two types of space truss structures i.e. square pyramid space truss (SPST) and diagonal on square pyramid space truss (DSPST), are studied to determine the effect of stiffness of their lower supporting members. A simplified model for the supporting columns and the equivalent spring mass system are presented. Furthermore, the feasibility of the simplified model is demonstrated through theoretical analysis and examples of comparative analysis of the simplified model with the entire model. Meanwhile, from the elastic analysis under frequently occurring earthquakes and elasto-plastic analysis under seldom occurring earthquakes subjected to TAFT and EL-Centro seismic oscillation it is shown that the simplified method can be encompassed in the results from the normal model. It also showed good agreement between the two methods, as well as greatly improved the computational efficiency. This study verified that the dynamic effect of the supporting structures was under considered in space truss design in the past. The method proposed in the paper has important significance for other space truss structures.     

An explicit finite element－finite difference method for analyzing the effect of visco－elastic local topography on the earthquake motion

Ａｎｅｘｐｌｉｃｉｔｆｉｎｉｔｅｅｌｅｍｅｎｔ－ｆｉｎｉｔｅｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ　ｍｅｔｈｏｄｆｏｒａｎａｌｙｚｉｎｇｔｈｅｅｆｆｅｃｔｏｆｖｉｓｃｏ－ｅｌａｓｔｉｃ　ｌｏｃａｌ　ｔｏｐｏｇｒａｐｈｙ　ｏｎ　ｔｈｅ　ｅａｒｔｈｑｕａｋｅ　ｍｏｔｉｏｎ...     

有限单元法弹性波偏移

本文在弹性动力学问题的有限单元解的基础上,提出了一种弹性波偏移的新方法--有限单元法弹性波偏移。本方法不仅能使反射纵波得到偏移,而且能同时对反射纵波和反射横波进行偏移。 用本方法已对一种层状模型成功地进行了检验。说明了它对反射纵波和转换横波同时向下延拓和偏移是稳定的,所得到的偏移结果是令人满意的。     

轮辐式大跨度张拉结构地震反应分析

以世纪莲体育中心大跨度轮辐式张拉索膜结构为研究对象,利用有限元程序ANSYS,分别采用振型分解反应谱法和时程分析方法,计算地震作用下结构的受力性能。研究表明:结构以索膜屋盖竖向振动为主,上压环、下压环及腹杆等均参与了振动,动力特性复杂;地震作用下结构内力和位移较大,不同方向地震作用的危害主次不明显,应同时考虑一维及多维地震组合作用的影响;2种计算方法下,结构的内力和位移变化趋势基本一致,为全面了解结构的动力特性,建议采用时程分析方法。     

钢筋混凝土加劲桁架悬索桥的模态分析

采用ANSYS软件对钢筋混凝土土加劲架悬索桥进行有限元分析，提出较为准确的建模方法和最优初始应变的取值条件，使计算结果能满足工程分析精度要求。在此基础上进行了模态分析，计算了钢筋混凝土加劲杵架悬索桥的动力特征及主要结构参数对动力学特性的影响，并对福建三明下洋悬索桥进行实桥测试与分析比较，研究结果有助于对该类悬索桥力学性能的认识。     

多层及高层框架结构地震损伤诊断的神经网络方法

本文提出了强震后多层及高层框架结构地震损伤诊断的神经网络方法。文中在提出有结点损伤的梁柱有限元刚度矩阵的基础上，建立了有结点损伤框架结构的有限元模型。通过完好结构和有损伤结构的有限元分析，获取二者应变模态差值作为损伤标识量，并输入径向基（RBF）神经网络进行训练，得到了框架结构结点损伤诊断的神经网络系统。数值仿真分析结果表明，此神经网络可以对多层及高层框架结构结点各种程度的损伤做出成功诊断。