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研究目的：建立一种适用于理想膜结构可进行高精度褶皱形变模拟的稳定可靠的数值分析技术及方法。创新要点：根据薄壳理论,在向量式混合质点单元方法（VFPEM）薄膜计算理论的基础上,引入弯曲内力分析模型并与其进行组合,发展了一种能够描述膜材面外变形的新型非线性薄壳计算理论,同时给出了将其应用于褶皱形变模拟的关键求解技术。研究方法：1．针对薄壳计算模型中的弯曲内力,利用移动基础架构和逆向刚体运动的概念扣除刚体转动,在只含有节点独立转动自由度的单元变形坐标系下根据虚功原理和平衡条件进行计算;2．借助于薄壳非线性屈曲模拟方法,引入合理的初始扰动作为诱发理想平面膜材中形成褶皱的有效机制;3．采用拟动力显式数值积分技术求解质点运动方程,通过追踪质点平衡位置来获得稳态的褶皱构形。重要结论：采用本文模型和方法可以模拟薄膜结构在面内荷载作用下褶皱的分布模式、具体构形信息及应力状态,计算过程不存在收敛性困难,结果准确。 相似文献
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研究目的:为轻质柔性薄膜结构初始形态的确定提供一种准确、高效的新型数值模拟方法。创新要点:1.建立基于有限质点法(FPM)的柔性薄膜非线性计算理论,并将其首次应用于膜结构的形态问题分析之中;2.提出一种将动力控制方程通过积分转化为动量方程,并利用加速静力收敛策略,快速获得初始平衡状态的方法。研究方法:1.基于向量式固体力学的基本概念,将分析域离散为一系列质点,建立有限质点法柔性膜结构计算模型,并用牛顿第二定律描述质点运动(图1~图3);2.采用一套基于物理模式的分析步骤来描述分析对象的几何非线性变形,有效扣除刚体运动的影响以准确获得质点间的相互作用内力(图4~图7);3.根据膜内给定的预应力分布,按照膜结构初始形态分析步骤进行循环迭代求解(图9).重要结论:利用本文算法确定膜结构初始形态,计算速度快、准确性高,并且求解过程中不会因非线性变形而引起数值计算方面的困难。 相似文献
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蒋达国 《四川职业技术学院学报》2006,16(1):97-98
刚体是从实物抽象出的理想模型,其重心相对刚体是不变的,变形体的形状是会发生改变的,其重心相对实际物体的位置是变化的,因此在运动过程中,重力做功的计算比质点及刚体在运动过程中重力做功的计算要复杂得多．本文对变形体重力做功进行了研究,并总结了变形体重力做功的三种计算方法:根据重力做功与重力势能变化的关系计算,根据重力做功的定义计算,用微元法计算． 相似文献
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针对大转角情形提出计算机模拟算法,对大转角弹性梁形状变化进行模拟,避开了求解复杂二阶非线性微分方程的困难;通过给定梁的初始状态,把梁离散为较小的线段单元,并对每个单元进行受力分析,对其进行平动、转动的坐标修正,使得每次修正后的单元逐渐逼近真实位置,从而得到中性线方程。实践证明:在确定边界条件时,计算机模拟方法不仅收敛速度快、计算精度高,而且能适应各种复杂形状,易于在实际工程中推广。 相似文献
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高中物理一般只涉及质点动力学,而杆连接体绕轴转动的能量转化问题,通常涉及质点系或刚体的转动问题,在用“质心等效法”处理问题时容易漏掉相对动能而出现错误。本文利用三种方法求解两道经典例题,分析了解决此类问题时常会出现的误区。 相似文献
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通过对Waterbomb铺嵌模型的结构分析,提出双弯曲质点弹簧系统并对其进行模拟。根据与棱相邻的三角形面片是否对称,将Waterbomb铺嵌模型的非边界棱（边）归为两类,建立两类弯曲弹簧,设置不同的弯曲弹性系数,该质点弹簧系统被称为双弯曲质点弹簧系统。然后运用隐式欧拉法和块坐标下降法求解最小化问题,得到下一时刻物体运动变形的速度和位置,实现对Waterbomb铺嵌模型快速、稳定和准确的模拟。实验证明,在误差允许范围内,该算法速度快于牛顿法。相比单弯曲（基本）系统,双弯曲质点弹簧系统提升了模拟稳定性、真实性,并减小了误差。 相似文献
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工程力学中弯曲内力及变形的分析比较复杂。在传统教学过程中注重概念的分析、推理过程与数学模型的建立,缺乏直观的模型的演示,给学生的学习带来很大的困难。引入MATLAB语言编程计算弯曲内力和作图,可使内力的分析更直观,从而激发学生学习兴趣,大大提高教学效率。 相似文献
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目的:本文选取一大型肋环人字型索穹顶结构模型为试验对象进行主动控制试验研究,验证主动控制方法应用于索杆张力结构的可行性。创新点:1.提出通过改变索杆张力结构的形状来提高结构承载性能的方法,并基于非线性力法提出索杆张力结构形状控制和内力控制的计算模型。2.设计具有长度可调拉索单元的肋环人字型索穹顶模型进行主动控制试验研究,并将结构响应的试验结果与理论计算结果进行对比。方法:1.以结构形状和杆件内力为控制目标建立求解主动单元调控量的计算模型,编制计算程序进行主动单元调控量的计算;2.通过对具有拉索长度可调单元的肋环人字型索穹顶进行模型试验研究,考察结构主动调控过程和主动控制过程的结构响应情况。结论:1.基于非线性力法推导索杆张力结构的结构响应计算公式,推导结果可应用于结构主动控制的计算中;2.对具有拉索长度可调单元的肋环人字型索穹顶进行模型试验研究,结果表明利用本文提出的理论方法得到的控制方案可达到所设定的结构控制目;3.试验值与理论计算值数据吻合良好,验证本文理论计算模型的正确性和应用于实际结构的可行性。 相似文献
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为求解简支梁在复杂载荷作用下的内力与变形问题，提出了一种快速求解简支梁弯曲问题解析解的连续分段独立一体化积分法。该方法利用函数的泰勒级数展开法，分别选取前四项，将复杂分布载荷简化成均布载荷、线性分布载荷、抛物线分布载荷和三次多项式分布载荷。首先将梁进行连续分段离散化，按等步长分成m等分，利用最小二乘法回归成n次多项式；根据挠度的四阶挠曲线微分方程，采用连续分段独立一体化积分法，得到相应的内力与变形；并用Maple语言开发出相应的求解程序，实现了对复杂载荷作用下简支梁弯曲问题解析解的计算机求解。此方法计算简单实用，为工程应用提供了新方案。 相似文献
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采用计算转动坐标系下总位能面的方法(TRS方法),计算了174W核的总位能面,并通过自洽计算,给出了四极形变参数和三轴形变参数,预言了174W核存在三轴超形变,并分析了174W核三轴超形变的产生机制. 相似文献
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梁的弯曲变形的计算就是求解挠曲线近似微分方程,使求得的挠曲线满足一定的边界条件。利用拉氏变换我们可以把挠曲线微分方程化为象函数的代数方程,由这个象函数的代数方程求出象函数,然后由拉氏逆变换就可得到挠曲线微分方程的解。很多文献中都采用奇异函数来计算梁的弯曲变形,本文在此方法的基础上引入奇异函数的拉氏变换,使求解过程进一步简化。 1.基本公式计算梁的变形时,采用如下挠曲线近似微分方程 相似文献
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《浙江大学学报(A卷英文版)》2020,(3)
目的:群桩基础在近海建/构筑物及桥梁中广泛应用,而风、浪、船舶撞击等在群桩基础中产生的水平和扭转荷载往往影响群桩基础的安全。本文旨在提出一套能够计算水平和扭转荷载联合作用下的群桩非线性响应简化分析方法。创新点:1.采用广义p乘子法考虑群桩中各桩水平变形导致的桩-土-桩相互作用;2.建立基于瞬时转动中心的基桩桩头位移关系和承台平衡方程。方法:1.通过理论分析给出基桩桩头位移之间的关系,建立承台平衡方程;2.采用荷载传递模型(p-y和τ-θ曲线)模拟桩周土体非线性响应;3.采用广义p乘子法考虑群桩中各桩水平变形导致的桩-土-桩相互作用,并采用耦合因子计算基桩中推-扭耦合响应;4.通过迭代方法求解各基桩p乘子和群桩响应。结论:1.多组算例均表明本文提出的群桩非线性分析模拟能够较准确地模拟群桩响应,尤其在承台位移较大的情况下;2.广义p乘子能够有效地模拟群桩效应的主要部分;3.模型中的简化公式能够应用于实际工程问题分析。 相似文献
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弯曲是杆件的四种基本变形中的一种形式,粱的内力计算、剪力图和弯矩图的绘制,是弯曲内力的重点,梁的正应力计算公式的推导是弯曲应力的难点。本文利用ANSYS有限元分析软件,实现了平面弯曲梁剪力图和弯矩图的绘制,提高了作图效率;动画演示纯弯曲梁的变形过程,并得出了其横截面上正应力的分布规律,与理论分析结果一致。该方法直观、形象,激发了学生的学习兴趣,使学生深刻地理解和掌握知识点,提高了教学效果,还增强了学生的计算机应用能力。 相似文献
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TDDNA 程序是本文作者新研制适用于三维非线性动力响应计算的大型通用程序。四边形Mindlin 板元是该程序单元库中的—类单元.该单元是以 Mindlin 板理论为基础的具有双线性挠度和转动位移场的四边形四结点等参单元。在非线性瞬态分析问题中,为了简化计算和避免剪力闭锁现象的发生,通常采用减缩积分的方法.该程序采用单点积分的方法,使得单元刚度的计算尤为简洁.数值算例表明,可通过适当地调整单元网格,达到解的精度要求. 相似文献
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利用非线性有限元方法对谐波齿轮传动柔轮在弹性波发生器作用下变形与变形力进行了计算分析,得到:柔轮径向变形量与径向变形力的相关规律,柔轮初始变形力与柔轮形变基本成线性关系.计算结果与实验结果对比显示,两者趋势吻合. 相似文献
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大坝与坝基的稳定一直是工程师密切关注的一个安全问题. 论文提出2种分析重力坝和坝基稳定的方法: 一种是基于刚体极限平衡原理的直接分析方法, 它将坝体和岩基作为不变形的刚体, 利用该方法可直接计算出可能滑动面的安全因数; 另一种是基于弹塑性理论的间接分析方法, 它采用非线性有限元方法分析大坝和坝基的应力和变形. 根据收敛和突变准则来确定稳定安全度.结果表明:工程建筑物的破坏不仅仅是由于施加荷载的原因,同时也与组成材料的性质有关. 相似文献
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运用二维总位能面计算方法计算了偶偶核172W的总位能面,计算结果表明偶偶核172W有明显的三轴超形变,形变参数为ε2=0.38和γ=35°.分析计算过程发现对于偶偶核172W的三轴超形变形成机理中,中子壳修正能量起到了关键作用,高j闯入轨道也起到了重要作用,转动能同样起到了一定的作用. 相似文献
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为了改善空间框架结构的几何非线性分析,根据总势能驻值原理推导了一个三维梁单元,用增量切线刚度矩阵代替传统的增量割线刚度矩阵.新的切线刚度矩阵除了常用的线性刚度和几何刚度矩阵外,还包含2个变形刚度矩阵,这2个矩阵是由每个增量步中轴力和弯距的变化引起的,是单元变形的函数,包含轴向、横向和扭转变形的耦合项.考虑空间转动和弯距的特征,增加一个修正矩阵,使提出的单元通过刚体测试,达到良好的收敛性能.实例显示使用较少的单元模拟构件仍可有效、准确地得到空间框架的轴向扭转和弯扭屈曲的非线性性能. 相似文献