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成层半空间出平面自由波场的一维化时域算法 被引量:44
1
作者 刘晶波 王艳 《力学学报》 EI CSCD 北大核心 2006年第2期219-225,共7页
提出了一种计算出平面SH波斜入射时弹性水平成层半空间中自由波场时域计算的一维化有限元方法.在进行有限元网格划分时,竖向单元取满足有限元模拟精度的任意尺寸,水平向网格尺寸由时间离散步长和水平视波速确定,并自动进行虚拟网格划... 提出了一种计算出平面SH波斜入射时弹性水平成层半空间中自由波场时域计算的一维化有限元方法.在进行有限元网格划分时,竖向单元取满足有限元模拟精度的任意尺寸,水平向网格尺寸由时间离散步长和水平视波速确定,并自动进行虚拟网格划分.基底设置人工边界,并将波动输入转化为等效荷载施加在边界节点上.然后将集中质量有限元法和中心差分法相结合建立节点运动方程,并将水平方向相邻节点的运动用该节点相邻时刻的运动表示,从而将求解节点运动的二维方程组转化为一维方程组.求解此方程组,即得到自由场中竖向一列节点的运动.最后根据行波传播的特点,可方便地确定全部自由波场.理论分析和数值算例表明,该方法具有较高的精度和良好的稳定性. 展开更多
关键词 水平成层半空间 斜入射 显式有限元法 Snell定律 人工边界 虚拟划分
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大跨度悬索桥非线性静动力分析与软件开发 被引量:15
2
作者 唐茂林 沈锐利 强士中 《桥梁建设》 EI CSCD 北大核心 2000年第1期9-12,共4页
大跨度悬索桥是典型的柔性结构体系 ,其受力特性表现为强烈的几何非线性。介绍了适用于大跨度悬索桥空间非线性静动力有限元计算的程序的模型、原理及软件设计 ,并对一座大跨度悬索桥作了结构静动力计算。
关键词 悬索桥 非线性结构分析 软件 大跨度 公路桥
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高层钢结构双重非线性分析的塑性铰法 被引量:17
3
作者 张文元 张耀春 《哈尔滨建筑大学学报》 2000年第6期1-7,共7页
引入塑性铰的概念,建立了空间梁单元弹塑性刚度矩阵,同时考虑几何非线性、残余应力、端部约束等的影响,给出了一套钢结构复杂体系的有限元计算方法。理论上简单易行,具有良好的可靠性,为高层钢结构力学性能的实用分析奠定了理论基础。
关键词 高层钢结构 非线性分析 塑性铰法 有限元法
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基于ECE R66法规的客车侧翻碰撞安全性能的仿真与优化 被引量:23
4
作者 亓文果 《汽车工程》 EI CSCD 北大核心 2010年第12期1042-1046,共5页
建立了某型号客车的有限元模型,依据欧洲ECE R66法规要求进行了客车动态侧翻碰撞过程的仿真,评价了该车上部结构的变形及其侵入乘员生存空间的状况,仿真分析结果与试验数据一致性较好,说明该有限元模型是准确的。根据多方案仿真结果,对... 建立了某型号客车的有限元模型,依据欧洲ECE R66法规要求进行了客车动态侧翻碰撞过程的仿真,评价了该车上部结构的变形及其侵入乘员生存空间的状况,仿真分析结果与试验数据一致性较好,说明该有限元模型是准确的。根据多方案仿真结果,对顶横梁、窗立柱等结构进行改进设计,有效提高了其抗变形能力,改善了该车的侧翻安全性能。 展开更多
关键词 侧翻 碰撞 生存空间 有限元法 仿真
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柔性绳网动力学建模与天地差异性分析 被引量:22
5
作者 张青斌 孙国鹏 +3 位作者 丰志伟 祁玉峰 刘永健 高庆玉 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第8期871-877,共7页
采用有限元模型研究了柔性绳网系统的动力学特性。针对空间绳网直接弹射展开方式,首先将绳网离散为若干单元,各单元处理为非线性"半阻尼弹簧"模型,然后分别计算各单元所受气动力和重力,最终建立绳网系统多柔体动力学模型。基... 采用有限元模型研究了柔性绳网系统的动力学特性。针对空间绳网直接弹射展开方式,首先将绳网离散为若干单元,各单元处理为非线性"半阻尼弹簧"模型,然后分别计算各单元所受气动力和重力,最终建立绳网系统多柔体动力学模型。基于所建立的动力学模型分别对柔性绳网在地面和太空展开的动力学过程进行了仿真分析,研究了绳网在展开面积、空间位形和飞行距离等方面的天地差异性及其动力学机理,为未来空间绳网系统的分析设计提供理论参考。 展开更多
关键词 空间绳网 有限元方法 柔性多体系统动力学
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辐射换热条件下空间薄壁圆管结构瞬态温度场、热变形有限元分析 被引量:16
6
作者 丁勇 薛明德 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2002年第5期49-56,共8页
对航天结构中常见的辐射换热条件下的空间薄壁圆管结构 ,构造了一种用于非线性瞬态温度场计算的傅立叶 -有限单元。圆管温度沿杆长用有限元离散 ,沿周向分布展成三角函数。圆管温度单元每个结点包含平均温度、余弦和正弦分布温度幅三个... 对航天结构中常见的辐射换热条件下的空间薄壁圆管结构 ,构造了一种用于非线性瞬态温度场计算的傅立叶 -有限单元。圆管温度沿杆长用有限元离散 ,沿周向分布展成三角函数。圆管温度单元每个结点包含平均温度、余弦和正弦分布温度幅三个自由度 ,并且在每个时间步内实现了平均温度增量与沿截面温差增量的解耦。在结构热变形分析时圆管单元节点上既承受温度轴力 ,又承受截面温差导致的热弯矩。采用这种单元对非线性换热条件下的复杂空间结构进行离散可以较准确地反映结构的温度场与热变形。经与前人的解析解和三维有限元结果的验证 ,证明该单元是可靠的。对太阳能帆板梁与空间抛物面天线的热 展开更多
关键词 薄壁圆管结构 航天结构 温度场 辐射换热 有限元 傅立叶展开
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大型空间结构热诱发振动的有限元分析 被引量:9
7
作者 姚海民 薛明德 丁勇 《清华大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2002年第11期1524-1527,共4页
提出了基于有限元和模态分析的方法来研究大型空间结构热诱发振动。通过模态变换,利用振型向量与质量阵和刚度阵的正交性,得到解耦的运动方程。先求出广义激励下各模态的响应,然后叠加起来得到系统的总响应。对哈勃太空望远镜的太阳能帆... 提出了基于有限元和模态分析的方法来研究大型空间结构热诱发振动。通过模态变换,利用振型向量与质量阵和刚度阵的正交性,得到解耦的运动方程。先求出广义激励下各模态的响应,然后叠加起来得到系统的总响应。对哈勃太空望远镜的太阳能帆板,运用所提出的方法求得的数值解和文献理论解符合得较好。针对复杂的空间结构,给出了频率、振型和热诱发振动的响应。 展开更多
关键词 有限元分析 太阳能帆板 空间结构 热诱发振动 热弹性方程 哈勃太空望远镜
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油–纸绝缘结构瞬态电场计算的状态空间有限元法 被引量:21
8
作者 李琳 纪锋 刘刚 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2010年第36期111-116,共6页
针对换流变压器油–纸绝缘结构中瞬态电场的计算问题,利用罚函数法整合有限元边界条件,建立了完整的以节点电位为变量的状态方程。采用状态空间法对方程进行求解,将方程的输入项进行级数展开,由方程积分形式的解析解得到具有较高精度的... 针对换流变压器油–纸绝缘结构中瞬态电场的计算问题,利用罚函数法整合有限元边界条件,建立了完整的以节点电位为变量的状态方程。采用状态空间法对方程进行求解,将方程的输入项进行级数展开,由方程积分形式的解析解得到具有较高精度的数值解。同时为模拟边界电位的阶跃变化,在级数中引入了冲激函数。通过1个有解析解的简单模型,验证了所述计算方法的有效性和计算精度。该方法既可用于求解换流变压器油–纸绝缘结构中的极性反转瞬态电场计算问题,还可用于求解热扩散问题以及其他可用抛物型偏微分方程描述的瞬态物理过程计算问题。 展开更多
关键词 状态空间 有限元 罚函数法 瞬态电场 油–纸绝缘 换流变压器 极性反转
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大型空间结构热-动力学耦合有限元分析 被引量:16
9
作者 程乐锦 薛明德 《清华大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2004年第5期681-684,688,共5页
针对大型空间结构的热诱发振动问题,发展了一种热动力学耦合的有限元方法。将结构变形对入射热流的影响进行Taylor展开并略去高阶项,从而得到耦合结构变形的热传导方程,由振型叠加法得到减缩并解耦的动力学方程,然后通过时间积分方法混... 针对大型空间结构的热诱发振动问题,发展了一种热动力学耦合的有限元方法。将结构变形对入射热流的影响进行Taylor展开并略去高阶项,从而得到耦合结构变形的热传导方程,由振型叠加法得到减缩并解耦的动力学方程,然后通过时间积分方法混合迭代求解结构的热动力学响应。对哈勃太空望远镜太阳能帆板的热颤振行为,该方法所得数值解与文献理论解符合得较好。对复杂的空间结构给出了热动力学响应,并发现热动力学耦合效应和热诱发振动稳定性的决定因素是结构参数及加热条件。 展开更多
关键词 空间结构 热-动力学耦合 有限元分析 热诱发振动 热颤振 结构动力学
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薄壁箱梁截面抗扭参数的简化计算方法 被引量:17
10
作者 徐秀丽 王曙光 +1 位作者 刘伟庆 李升玉 《中国公路学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第2期72-76,96,共6页
通过对薄壁箱形截面杆件扭转特性的分析,提出利用空间有限元分析软件的分析功能来计算薄壁箱梁截面几何特性参数的新途径。建立空间悬臂梁模型,其截面为所要计算的薄壁箱形截面,在梁悬臂端施加集中扭矩,根据分析求得梁悬臂端相邻截面的... 通过对薄壁箱形截面杆件扭转特性的分析,提出利用空间有限元分析软件的分析功能来计算薄壁箱梁截面几何特性参数的新途径。建立空间悬臂梁模型,其截面为所要计算的薄壁箱形截面,在梁悬臂端施加集中扭矩,根据分析求得梁悬臂端相邻截面的扭转角和截面变形,即可推算出该薄壁箱形截面的抗扭参数。为提高计算精度,可按精确截面形式输入。结果表明:该方法的实施过程简单,计算结果精度高,用户借助于自己熟悉的任何空间有限元分析软件均能实现这一功能。 展开更多
关键词 桥梁工程 薄壁箱梁截面 空间有限元分析 抗扭参数 计算方法
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一种等张力空间索网结构找形方法 被引量:16
11
作者 范叶森 李团结 +1 位作者 马小飞 李正军 《西安电子科技大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第1期49-55,共7页
为设计出质量小、结构稳定的空间索网天线结构,给出了一种等张力索网结构找形的坐标迭代算法.将索网上的各节点看做只能在理想反射面上移动的点,并规定各段绳索中的张力是恒定的.各节点在合力的作用下运动,当作用在各节点上的合力逐渐... 为设计出质量小、结构稳定的空间索网天线结构,给出了一种等张力索网结构找形的坐标迭代算法.将索网上的各节点看做只能在理想反射面上移动的点,并规定各段绳索中的张力是恒定的.各节点在合力的作用下运动,当作用在各节点上的合力逐渐减为零时,索网结构到达一种平衡状态,根据这一平衡状态可求出各段绳索的无应力长度.使用该算法对环形桁架索网天线计算模型进行了找形计算,并使用有限元法对找形得到的平衡状态进行验证,证明了该算法的正确性和可行性.同时将找形结果与极小范数法、等力密度这两种找形算法的结果进行了比较分析.分析结果表明,使用等张力找形算法得到的索网结构绳索张力的均匀性最好.文中所提的等张力找形算法可用于空间索网结构的找形. 展开更多
关键词 等张力索网结构 找形方法 空间索网天线 静力分析 有限元法
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含开口薄壁杆的大型空间结构热诱发弯扭振动 被引量:13
12
作者 黄彦文 薛明德 +1 位作者 程乐锦 张逸凡 《清华大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第2期262-266,共5页
航天器部件因热诱发的弯扭耦合振动会发生破坏。为了解热诱发弯扭耦合振动的机理,发展了一种14个自由度的二节点开口薄壁梁单元。该单元综合考虑了翘曲、预应力与热应变的影响,得到特有的质量阵、刚度阵和载荷阵。与其他类型梁单元组集... 航天器部件因热诱发的弯扭耦合振动会发生破坏。为了解热诱发弯扭耦合振动的机理,发展了一种14个自由度的二节点开口薄壁梁单元。该单元综合考虑了翘曲、预应力与热应变的影响,得到特有的质量阵、刚度阵和载荷阵。与其他类型梁单元组集后,通过模态分析的方法,得到整个结构的动力学响应。对Hubble太空望远镜的太阳能帆板,用该方法求得的固有频率和固有振型的数值解与近似理论解符合甚好。该分析解释了热使太阳能帆板发生扭转破坏的原因。 展开更多
关键词 航天器结构力学 太阳能帆板 开口薄壁杆 热诱发振动 有限单元法
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空间行波管收集极的热特性分析 被引量:13
13
作者 李延威 李建清 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第3期399-402,共4页
利用有限元方法对一Ku波段空间行波管收集极的热特性进行了模拟计算,得到了收集极的温度分布图。分析比较了接触热阻和热辐射对热特性的影响,结果表明接触热阻明显地阻碍了热量的散失,使收集极整体温度有一定上升,而热辐射在使收集极各... 利用有限元方法对一Ku波段空间行波管收集极的热特性进行了模拟计算,得到了收集极的温度分布图。分析比较了接触热阻和热辐射对热特性的影响,结果表明接触热阻明显地阻碍了热量的散失,使收集极整体温度有一定上升,而热辐射在使收集极各部分温度降低的同时,使温度分布更均匀。运用间接法进行了热-应力耦合分析,得到了收集极的位移场分布等值线图,进而确定该收集极采用的结构在热形变方面满足散热要求;并对在轴向加矩形翅片和在径向加圆形翅片两种散热方案进行了分析,得到了各自的优缺点,为散热方案的选择提供了依据,从而可以更好地提高散热效率。 展开更多
关键词 空间行波管 收集极 有限元方法 接触热阻 热辐射
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两种简易可行的砖墙托换梁 被引量:12
14
作者 程远兵 王三会 《四川建筑科学研究》 北大核心 2005年第4期44-47,共4页
介绍了两种承重砖墙托换梁,并给出了相关的设计计算方法,这两种托换梁具有受力明确、构造简单、便于施工等优点。
关键词 砖混结构 加固改造 托换梁
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空间太阳望远镜1m主镜支撑结构的研究 被引量:10
15
作者 刘梅 胡企千 《天文研究与技术》 CSCD 北大核心 2004年第2期99-106,共8页
本文对正在预研中的空间太阳望远镜的关键部件之一1m主镜,提出一种合理的支撑结构系统,此系统可以兼顾空间太阳望远镜光学系统的地面装校调试的有效性和火箭发射力学环境中的安全性以及入轨后正常观测时的高精度性。
关键词 空间太阳望远镜 主镜 支撑结构 设计原理 有限元
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玻璃熔窑火焰空间二维数学模型 被引量:4
16
作者 吴锡琪 李立华 《武汉工业大学学报》 CSCD 1993年第1期98-105,共8页
本文在一定简化假设下,把玻璃池窑火焰空间划分成若干等温区和等温表面单元,由此建立了横焰池窑火焰空间的二维数学模型。文中用有限单元法和高斯积分计算各单元间的直接交换面积,通过逆矩阵求解总交换面积,最后用迭代法求解温度分布。... 本文在一定简化假设下,把玻璃池窑火焰空间划分成若干等温区和等温表面单元,由此建立了横焰池窑火焰空间的二维数学模型。文中用有限单元法和高斯积分计算各单元间的直接交换面积,通过逆矩阵求解总交换面积,最后用迭代法求解温度分布。文中模拟计算了火焰温度分布、对流系数、窑体表面散热等因素对池窑温度分布的影响。 展开更多
关键词 玻璃熔窑 火焰空间 数学模型
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大斜交角度铁路框架桥结构受力分析 被引量:12
17
作者 范军琳 《铁道建筑技术》 2010年第10期19-22,共4页
基于平面杆系分析方法和空间有限元分析方法,以单孔框架桥为案例,采用梁单元和板单元分别建立正交、斜交15°、斜交25°、斜交35°、斜交45°、斜交60°的模型,分析计算结果,得出框架桥内力随斜交角度变化的规律,... 基于平面杆系分析方法和空间有限元分析方法,以单孔框架桥为案例,采用梁单元和板单元分别建立正交、斜交15°、斜交25°、斜交35°、斜交45°、斜交60°的模型,分析计算结果,得出框架桥内力随斜交角度变化的规律,以及空间有限元分析和平面有限元分析下,斜交框架的内力结果的不同之处。并对关于进一步工作的方向进行了简要的讨论。 展开更多
关键词 大斜交角度 平面有限元 受力分析
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空间太阳望远镜主镜支撑结构的优化设计 被引量:12
18
作者 张锐 陈志远 +1 位作者 杨世模 胡企千 《光学技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第1期23-26,共4页
空间太阳望远镜主镜是有效口径为1m的抛物面镜,工作状态需要达到衍射极限,因此光学系统要求主镜面形误差小于λ/40(RMS),精度主要靠主镜支撑结构来保证。主镜支撑结构应满足地面调试、在轨及发射状态的需要。支撑结构试验样机已经加工完... 空间太阳望远镜主镜是有效口径为1m的抛物面镜,工作状态需要达到衍射极限,因此光学系统要求主镜面形误差小于λ/40(RMS),精度主要靠主镜支撑结构来保证。主镜支撑结构应满足地面调试、在轨及发射状态的需要。支撑结构试验样机已经加工完成,地面调试结果表明主镜的镜面变形满足整个光学系统的要求。试验样机强度和刚度还有较大余量,结构本身比较复杂。用有限元分析方法进行优化设计,优化后的主镜支撑结构满足地面调试、在轨及发射状态的需要,也能保证主镜的面形满足整个光学系统的要求,有效减轻仪器重量、简化支撑结构的同时,提高了整个仪器的可靠性。 展开更多
关键词 空间太阳望远镜 主镜 支撑结构 有限元分析
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在轨组装空间结构面向主动控制的动力学建模 被引量:12
19
作者 王恩美 邬树楠 吴志刚 《力学学报》 EI CSCD 北大核心 2020年第3期805-816,共12页
在轨组装是未来超大型空间结构最有发展潜力的构建方式之一,组装过程中空间结构尺寸逐渐增长、动力学特性也随之改变,给结构主动控制任务带来了新的挑战.针对这一问题,提出一种在轨组装空间结构面向主动控制的动力学建模方法.首先,建立... 在轨组装是未来超大型空间结构最有发展潜力的构建方式之一,组装过程中空间结构尺寸逐渐增长、动力学特性也随之改变,给结构主动控制任务带来了新的挑战.针对这一问题,提出一种在轨组装空间结构面向主动控制的动力学建模方法.首先,建立不同类别组装模块的基础模型库,以用于后续直接调用;然后,定义模块的邻接关系矩阵以描述在轨组装过程中空间结构的变化,并根据在轨组装任务特点,设计了面向分布式控制的智能组件结构形式;在有限元建模方法的基础上提出"节点自由度加载"方法,利用模块的基础模型库与邻接关系矩阵,分别建立智能组件和空间结构整体的动力学模型,该模型可随组装的进行同步自适应更新;最后,以在轨组装桁架结构为例,给出组装碰撞冲击下动力学建模与分布式主动控制数值仿真.结果表明,在轨组装过程中桁架结构整体的动力学特性有明显的变化,主动控制非常必要;基于提出的建模方法,可高效地建立构型多样的在轨组装空间结构动力学模型;智能组件的动力学模型在组装过程中可进一步根据邻接关系矩阵限定更新范围,适用于在轨组装过程中的分布式主动控制系统设计. 展开更多
关键词 在轨组装 超大型空间结构 分布式控制 智能组件 有限元方法
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空间薄壁管结构瞬态温度场、热变形有限元分析 被引量:4
20
作者 丁勇 薛明德 姚海民 《应用力学学报》 CAS CSCD 北大核心 2003年第1期42-48,共7页
对于辐射换热的薄壁杆件航天结构 ,为分析其在太空中不同时刻的姿态下的温度场和热变形 ,构造了一种相对自由度矩形管单元。其基本思想是从 2维非线性瞬态热传导方程出发 ,假设沿矩形管横截面上每边的温度为线性分布 ,用 4个角点的平均... 对于辐射换热的薄壁杆件航天结构 ,为分析其在太空中不同时刻的姿态下的温度场和热变形 ,构造了一种相对自由度矩形管单元。其基本思想是从 2维非线性瞬态热传导方程出发 ,假设沿矩形管横截面上每边的温度为线性分布 ,用 4个角点的平均温度和温差来表示矩形管横截面上的温度分布 ,构造了一种 1维 2结点温度杆单元 ,该单元每个结点包含平均温度 ,上下面温差 ,左右面温差 3个自由度 ;在计算热变形时 ,此三个广义温度参数分别对应热轴力和 2个热弯矩载荷。经与三维有限元计算结果的比较 ,证明用该单元计算的矩形管温度场和位移场是可靠的。利用这种新型的薄壁矩形管单元和本文作者在其他文章中提出的薄壁圆管单元 ,可以对非线性换热条件下的复杂空间结构进行比较准确的温度场和热变形有限元分析 。 展开更多
关键词 航天结构 薄壁杆件 温度场 辐射换热 有限元 相对自由度 太阳能帆板
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