结构稳定分析中基于有限元方程的突变理论建模方法

来源 :同济大学土木工程学院 同济大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:zpshwx
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
突变理论是一种解决非线性问题的有力数学工具,但在结构稳定分析应用中,由于突变理论一般建立在总势能函数的基础上,使得它难以应用于实际复杂连续系统或具有较多自由度的离散系统的稳定分析。为了充分发挥突变理论在结构稳定分析中的应用价值,本文提出了利用非能量方法建立突变模型的新思路。本文从有限元平衡方程出发,初步建立了解析方法的突变理论与数值方法的有限元法之间的联系,使突变理论能应用于多参数变量和多广义坐标的一般弹性有势保守系统的几何非线性稳定分析问题。研究结果可用于结构的后屈曲路径分析、优化设计和结构失稳控制等。 主要研究工作和结论如下: 首先,在假定临界点坐标已知的情况下,以摄动法为研究工具,根据临界平衡条件,给出临界点类型的一般性判别式,对含有一个常数缺陷参数的非理想结构的简单临界点类型进行了精细分类,建立了简单临界点类型与初等类尖点突变类型之间的对应关系。另外,还根据荷载扰动法实现平衡路径转换的基本原理,提出了用通用有限元分析软件确定结构的分叉点并进行分支路经跟踪的四步加一卸载法。 其次,基于结构总势能表达式,推导了结构切线刚度矩阵与割线刚度矩阵之间的关系。 然后,针对保守荷载作用下的平面杆系结构,建立了以多项式形式表达的高精度的梁柱单元。应用这种适应性强的单元可进行平面杆系结构临界点突变类型的判断。 最后,根据分析问题的具体情况,区分主要变量和次要变量,利用活化方法,缩减结构有限元平衡方程的自由度数量,得到了可用来确定临界点突变类型的活化平衡方程,解决了将突变理论用于多参数变量和多广义坐标的离散型有势非线性稳定分析的问题,从而实现了通过有限元方程建立突变模型的目标,为平衡路径跟踪策略的制定提供了理论依据。
其他文献
当前和今后相当长的一段时期,正是中国建筑节能大发展的历史机遇期,也是保温建筑体系大发展的历史机遇期,在这种前提下,CS保温承重一体化建筑结构体系将会受到大力推广和欢迎
黄土是我国西北地区的主要区域性土质,广泛应用于各类工程建设中,其力学特性决定着建筑物的正常使用,影响正确的工程设计和地基处理措施。另外,黄土还具有不同于一般土的特殊
随着城市高层建筑的飞速发展和地下空间的开发利用,基坑开挖与支护问题引起了建筑工程界的极大关注,其稳定性和经济性是工程技术人员最为关心的问题。钢板桩支护作为一种有着结
预应力混凝土结构在抗裂性、耐久性、空间性等多方面具备优势,但学术和工程界对其抗震性能好坏却始终存在争议,这直接影响到其在高烈度区的推广。为判断和优化预应力混凝土结
在当今发展迅速的建筑物加固改造行业,钢丝网—高性能修补砂浆和自密实混凝土两种材料以其自身特有的优势得到了日益广泛的应用,但目前对以这两种材料进行加固的轴心受压构件
随着我国国民经济的不断发展,人们对房屋的建设提出了更高的要求,要求经济合理,结构性能好,施工周期短,并有利于环保。而钢结构建筑能比较好地满足上述要求。钢-混凝土组合结
在强烈地震动作用下,结构一般会进入弹塑性,再加上众多因素的影响,使基于结构动力学的抗震设计变得十分复杂。为简化计算,各国抗震规范均引入结构影响系数的概念,但这个系数
当前土力学的发展亟待需要解决复杂应力条件下的工程问题。如何真实模拟土的复杂应力状态并揭示其力学性质一直以来都是土力学研究的热点,土工试验是分析土体应力应变关系最基
预制装配式混凝土框架结构是一种工业化的建筑生产方式,由于其施工速度快、经济和环境效益好等优点备受设计人员和业主的关注,但是由于目前采用的装配式需要湿式连接,施工比较复
我国城镇建设的不断发展,推动了为各种建(构)筑物地下结构施工创造条件的基坑工程的发展。近年来兰州市区的城市建设也突飞猛进的发展起来,特别是地铁的建设为解决城市用地紧