国家自然科学基金(50978226)
- 作品数：10 被引量：38H指数：5
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- 基于弧长法的平面连杆机构运动分析被引量：7
- 2011年
- 将弧长法应用于平面连杆机构的运动解析,使得体系运动路径和形态稳定性跟踪可统一求解.基于有限元法,建立以驱动杆件伸长量为控制变量的连杆机构运动分析基本方程.提出弧长法求解体系运动路径的基本策略,并通过监测体系切线刚度矩阵最小特征值的变化来跟踪运动形态的稳定性.阐述了精确定位运动路径中奇异点的计算方法以及判别奇异点是否为运动分岔点的准则.进一步通过增加约束条件并修改控制方程,实现分岔路径的跟踪.将一采用"机构法"施工的柱面网壳简化为平面连杆机构,根据基于弧长法的机构运动分析方法分析了不同分段、不同吊索布置情况下机构的提升形态特点.计算结果表明:该弧长法计算策略能够有效实现平面连杆机构的施工路径模拟和临界状态的判别.
- 祖义祯邓华
- 关键词：平面连杆弧长法
- 基于灵敏度矩阵特征值的索杆张力结构主动张拉索优选方法被引量：1
- 2014年
- 施工时合理选择主动张拉索是控制索杆张力结构预张力偏差的主要措施。以单元的预张力偏差平方和作为评价整体结构预张力偏差的指标,通过对反映单元预张力偏差与索长误差关系的灵敏度矩阵进行谱分解,将该指标表示为索长误差与灵敏度矩阵的特征值和特征向量的解析关系式,理论上解释了选择不同主动张拉索会使灵敏度矩阵特征值发生变化,从而直接影响到对结构预张力偏差的控制效果。由于灵敏度矩阵特征值具有衰减迅速的特点,故采用其一阶特征值和特征向量可有效估计结构的最不利预张力偏差。进一步以灵敏度矩阵的一阶特征值为评价指标,基于遗传算法提出了一种主动张拉索的优选方法。以一实际索杆张力结构为例,进行不同条件下的主动张拉索优选分析,其结果验证了优选方法的有效性。
- 邓华夏巨伟
- 关键词：索杆张力结构特征值
- 索杆张力结构最不利预张力偏差的近似解析方法被引量：1
- 2015年
- 索杆张力结构需依靠预张力来获得初始刚度和维持稳定性,但实际工程中索长误差等因素所引起的预张力偏差不可忽视。分别以单元绝对和相对预张力偏差平方和作为结构预张力偏差的评价指标,建立了两类指标与索长误差间的二次型解析表达式。利用其中二次型矩阵Rayleigh商的极性解释了结构最不利预张力偏差的有界性。进一步对二次型矩阵进行谱分解,将结构最不利预张力偏差表示为以该矩阵特征值为权重、以索长误差在特征向量上的投影值为因子的加权平方和形式。发现二次型矩阵的特征值衰减迅速,故近似采用其一阶特征值和特征向量便能有效估计结构的最不利预张力偏差大小以及对应的索长误差分布。采用该文方法对一个实际索杆张力结构的最不利预张力偏差进行求解,并与两种常规优化算法的计算结果进行对比考察了该方法的计算精度和有效性。
- 夏巨伟邓华
- 关键词：索杆张力结构RAYLEIGH商谱分解
- 索杆张力结构的构件长度误差效应被引量：10
- 2011年
- 针对构件长度误差会造成索杆张力结构的实际预张力偏离设计值这一问题,建立构件长度误差效应分析问题的数学模型,采用悬链线索单元及精确协调方程以确保计算精度.利用动力松弛法来进行求解,避免了刚度矩阵的建立.建立反映预张力偏差和长度误差关系的敏感性矩阵.考虑到结构的实际施工成形是以张拉索索力来控制的,基于牛顿法提出存在索力约束条件的长度误差效应求解方法.以一个实际工程中的索-桅杆张力系统作为算例,通过4种不同张拉方案下的长度误差效应敏感性分析,表明了索杆张力结构的张拉方案评价必须考虑长度误差效应的控制效率.
- 邓华程军蒋本卫楼道安
- 关键词：索结构张拉施工
- 空间杆系机构运动路径的多重分岔分析被引量：1
- 2013年
- 运动分岔是杆系机构平衡路径分析的重要理论问题。基于按有限元法建立的杆系机构运动方程,对运动路径奇异点的多重分岔特征进行了讨论。对空间杆系机构的分岔条件进行了理论解释。面向多重分岔问题对常规的奇异点定位方法进行了改进。将与切线刚度矩阵特征向量相关的干扰力向量引入到弧长法中,以实现多重分岔路径的跟踪。以一个由Pantadome系统简化的空间杆系机构为例,对其顶升过程的运动路径进行了数值模拟,利用该文方法有效地实现了顶升过程的奇异点判别及多重分岔路径的跟踪。
- 祖义祯邓华
- 关键词：弧长法奇异点
- 基于显式弧长法的索杆张力结构成形过程数值模拟(英文)被引量：3
- 2015年
- 索杆张力结构的施工成形本质上是通过缩短主动张拉索长度来驱动的,因此其成形过程可通过一系列随张拉索长度变化引起的连续平衡构型来模拟.由于施工过程中结构几何的不稳定性,通常采用动力松弛法进行这种松弛索杆系统平衡形态的求解以避免建立系统的刚度矩阵.将张拉索长度作为控制变量,在动力松弛法基础上引入了一个位移约束方程.进而提出了一种显式弧长策略来实现索杆张力结构成形过程的自动跟踪求解.该方法的优点是在求解过程中通过限制控制变量的增量以使结构位移保持恒定增加,因而求得的成形过程较常规方法更平稳,甚至可跟踪到可能存在的奇异构型.对一个索穹顶算例进行了的成形分析,计算结果反映了本文方法的精确性和有效性.
- 祖义祯邓华王玮
- 关键词：索杆张力结构动力松弛法
- 预应力杆系结构的张力偏差监测及补偿被引量：1
- 2011年
- 为了对使用期的结构预张力变化进行监测和补偿分析,将各类引起预张力松弛的因素描述为杆件原长的变化量,建立预应力杆系结构张力偏差分析的数学模型.基于反映主动索索长变化和测点杆件内力变化关系的线性方程,通过分析该方程解的特性探讨监测点数的确定原则,提出一种根据杆件内力增量方差对主动索索长增量方差的敏感性来选择有效测点杆件的方法.根据测点杆件的内力偏差,推导求解主动索索力偏差或最小二乘估计值的计算公式,建议一个评判被动杆松弛影响大小的指标,提出补偿张力的计算方法.算例分析表明,该方法对于预应力杆系结构的预张力监测和补偿定量化分析是有效的.
- 邓华宋荣敏卓新楼道安
- 关键词：预应力杆系结构
- 月牙形索桁罩棚结构的施工成形分析和试验被引量：9
- 2013年
- 对浙江省乐清市体育场所采用的新型月牙形空间索桁罩棚结构的施工方法进行了研究.提出一种在低空台架组装构件,并依次牵引上下径向索提升整体结构的施工方案.利用动力松弛法对体系的提升过程进行了数值模拟.从减小牵引距离的角度计算了组装台架的合理形状.分析了提升过程中体系的形状和内力变化特点,并发现局部撑杆倾倒的情况.借助于乐清市体育场罩棚结构的1∶15试验模型,依据该施工方案进行了张拉提升试验.测量了各提升步骤的环索节点坐标、环索和径向索的轴力,且与数值模拟结果相比符合良好.数值分析和试验结果表明:采用低空组装整体提升的施工方法可以实现月牙形空间索桁的有效成形,提升过程体系运动形态总体稳定.
- 邓华祖义祯沈嘉嘉白光波董石麟张志宏陈玲秋
- 面向控制随机索长误差效应的索杆张力结构张拉分析被引量：6
- 2012年
- 针对索杆张力结构的施工张拉设计,建立了一种定量评价不同施工张拉方案对索长误差效应控制效果的分析方法。假定索长误差变量服从正态分布,分别针对原长控制法和索力控制法推导了索长误差和预张力偏差的解析关系式,进而给出了随机预张力偏差的均值和方差计算式。分析了主动索的合理选择能够减小索长误差效应的原因。以控制结构最大预张力偏差水平为目标,提出了一种基于遗传算法的主动索优选策略。以实际索杆张力结构为例,利用建议方法分析了该结构在不同张拉方案下预张力偏差的分布特性,并对张拉方案进行了优化分析。计算结果表明:索长误差对索杆张力结构初始态预张力造成的偏差不可忽视,合理选择张拉方案是控制索长误差效应的重要措施。
- 邓华宋荣敏
- 关键词：索杆张力结构遗传算法张拉分析
- 月牙形索桁罩棚结构的静力性能模型试验被引量：6
- 2013年
- 以浙江省乐清市体育场工程为背景,对一种新型的月牙形索桁结构进行1∶15缩尺模型的静力性能试验研究.分析试验模型和实际结构物理参数的相似比例关系,数值验证缩尺后试验模型内力和位移相似比的符合性.介绍模型试验主要节点构造做法、索力和变形的测量方法、张拉和加载方法.采用控制上下径向索索力的方法对结构张拉成形,并考察月牙形索桁结构的初始态预张力分布特点.进行自重、恒载、半跨活载及全跨活载4种工况下的加载试验,并测量径向索和环索内力以及环索节点位移.试验结果表明,控制上下径向索索力的张拉方法能够有效建立结构的设计预张力,环索实测内力偏差与理论值相比可控制在3.3%以内.在4种加载工况下,月牙形索桁结构试验模型的内力和变形值与设计值符合良好,说明在设计预张力下实际结构具有可靠的刚度和承载力.
- 张民锐邓华刘宏创董石麟张志宏陈玲秋
- 关键词：索桁结构模型试验静力性能
