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国家自然科学基金(51278116)

作品数:9 被引量:35H指数:4
相关作者:冯健陈耀张沛甄伟盛平更多>>
相关机构:东南大学北京市建筑设计研究院有限公司江苏省建筑科学研究院有限公司更多>>
发文基金:国家自然科学基金江苏高校优势学科建设工程项目江苏高校优势学科建设工程资助项目更多>>
相关领域:建筑科学理学机械工程交通运输工程更多>>

文献类型

  • 9篇中文期刊文章

领域

  • 8篇建筑科学
  • 1篇机械工程
  • 1篇交通运输工程
  • 1篇理学

主题

  • 3篇应力
  • 3篇预应力
  • 2篇张拉整体
  • 2篇张拉整体结构
  • 2篇群论
  • 2篇位移模态
  • 2篇可动性
  • 2篇机构位移模态
  • 1篇电缆
  • 1篇电缆长度
  • 1篇对称型
  • 1篇应力水平
  • 1篇预紧
  • 1篇预紧力
  • 1篇预应力结构
  • 1篇预应力水平
  • 1篇找形
  • 1篇找形分析
  • 1篇正定性
  • 1篇索杆结构

机构

  • 7篇东南大学
  • 1篇江苏省建筑科...
  • 1篇北京市建筑设...

作者

  • 6篇冯健
  • 4篇陈耀
  • 3篇张沛
  • 1篇江超
  • 1篇盛平
  • 1篇甄伟
  • 1篇马瑞君
  • 1篇朱诚诚

传媒

  • 3篇建筑结构学报
  • 3篇土木工程学报
  • 1篇预应力技术
  • 1篇Journa...
  • 1篇Scienc...

年份

  • 3篇2015
  • 4篇2013
  • 2篇2012
9 条 记 录,以下是 1-9
排序方式:
基于群论的闭合环形过约束体系可动性研究被引量:4
2013年
Bennett单元及Bricard单元等典型闭合环形机构具有可动自由度,可在无应变状态下产生连续、较为显著的几何构型变换,已广泛应用于可展结构工程中。基于此,建立了由闭合环形的刚性折杆组成,可进行旋转、镜像等对称操作,且在运动过程中始终保持一定对称性的过约束机构。任一折杆的两端通过扭转副单元分别连接至其它2根折杆,且扭转副单元的可转动方向与杆轴线重合。在刚性折杆单元平衡矩阵的基础上,建立结构的整体力平衡矩阵,从矩阵的左零空间、零空间分别求得结构的机构位移模态及自应力模态。引入群论方法预测机构位移模态的对称性,并对结构的可动性进行分析。为了验证该类对称体系的可动性,采用基于牛顿迭代技术的非线性预测-修正算法,对结构进行完整路径的运动模拟。针对2个不同对称性的六杆过约束机构算例进行对称分析及运动模拟,结果表明:算例所述的2个对称过约束体系均为单自由度可动结构,可作为可展结构推广应用。
陈耀冯健江超朱诚诚
关键词:可展结构平衡矩阵机构位移模态
约束优化理论和动力松弛技术在张拉整体结构找形分析中的联合应用被引量:4
2015年
在诸多具有代表性的张拉整体结构找形方法中,一个有效的思路是将其归结为约束优化问题,从而运用非线性规划的方法进行求解。文中首先证明了约束优化问题的最优性条件与张拉整体结构平衡方程的等价性。随后,在优化模型的求解问题上,利用目标函数的梯度向量即为节点不平衡力这一重要关系,在梯度法的基础上引入动力松弛思想,让非平衡形态下的质点系在不平衡力的作用下开始运动,并通过"运动阻尼"使结构收敛至平衡位形。计算实践表明,引入动力松弛技术可确保迭代点在无需步长调整的情况下稳定而迅速地逼近极小点的邻域,改善梯度法在极小点附近收敛缓慢,须逐步减小步长以提高收敛精度的不足。由于目标函数中幂指数的取值对找形的成败影响较大,文中对此进行了重点探讨,建议其合理取值为3或4。在幂指数取定的情况下,通过调整权重系数和目标杆长控制结构位形,从而获取理想的找形结果。对于存在固定节点的索杆体系,还给出边界条件的处理方法,为开发新型空间结构提供有效的工具。
张沛冯健
关键词:张拉整体结构找形分析梯度法
张拉整体结构的稳定性判定及刚度分析被引量:12
2013年
张拉整体结构是一种由连续拉索和断续压杆构成的新型空间结构体系,结构刚度及稳定性主要靠预应力提供。以切线刚度矩阵的正定性为稳定判据,通过分析体系切线刚度矩阵解析表达式的构成,系统研究张拉整体结构的稳定条件。按稳定性由强到弱,给出张拉整体结构的实用分类法则。对于确定形态的张拉整体结构,只需验证几何刚度矩阵及其关于内部机构位移模态缩减形式的正定性即可判断其属于何种稳定等级,且预应力水平较低时,后者的最小特征根与切线刚度矩阵的最小特征根一样可用来度量张拉整体结构的刚度。通过考察系统总势能二阶增量(亦即切线刚度矩阵的二次型)随预应力水平的变化规律,详细阐述各稳定等级对应的刚度特性,为寻找真正适用于功能性建筑的张拉整体结构形式提供理论依据。最后通过对一系列张拉整体单元及一个由多单元组合而成的张拉整体结构进行算例分析验证文中理论的有效性。
张沛冯健
关键词:张拉整体结构切线刚度矩阵正定性预应力水平
新广州站内凹式索拱结构索夹节点抗滑性能分析被引量:9
2013年
新广州站主站房主要采用内凹式索拱结构,由于与撑杆连接处拉索两侧的不平衡索力较大,索夹节点的抗滑性能影响了索拱结构的承载力。利用ABAQUS有限元软件对索夹节点进行非线性抗滑性能分析,并与索夹节点足尺模型的抗滑性能试验实测结果进行比较,分析材料非线性、索与索夹间的接触特性、螺栓预紧力等对索夹节点抗滑性能的影响,进而采用虚拟温度法分析了施拧顺序、索横截面收缩对螺栓预紧力的影响。分析结果表明:有限元计算与试验实测结果吻合良好;新广州站内凹式索拱结构索夹节点具有较好的抗滑性能,在设计荷载作用下,节点安全可靠;索夹节点抗滑性能分析中应考虑材料非线性对索夹的影响;索夹抗滑力随着摩擦系数、螺栓预紧力的增长非线性提高;索的滑移会对索夹孔道和拉索本身产生损伤,使索夹的抗滑力降低;采用从螺栓群中心间隔向外的施拧顺序可有效减弱螺栓之间的相互影响,减小螺栓预紧力的损失。
陈耀冯健盛平甄伟
关键词:摩擦滑移抗滑性能
Deployment simulation of cable-strut structures considering cable sliding被引量:1
2012年
The influence of cable sliding on the deployment of foldable cable-strut structures was studied in this paper. In order to develop an effective program for the cable sliding program, two-node cable element based on the analytical solution of elastic cate- nary was studied. Then the cable sliding stiffness was defined as the ratio of the variation of the cable force to the variation of the cable length. To validate the proposed numerical method, analyses of two examples given in references were carried out. The results show that the method given in this paper is accurate and effective, which can be used to model the cable sliding in cable structures. Finally, the deployment process of a foldable cable-strut structure, which is composed of four-bar linkages and cables, was discussed. It can be found that the effect of cable sliding on the behavior of cable-strut structures is significant. The length changes of active cables are smaller when the cable sliding is considered. Moreover, the nodal coordinate changes also become faster when the numerical model is with cable sliding.
CAI JianGuoFENG JianWANG Kai
关键词:电缆长度索杆结构
基于群论的预应力结构广义特征值分析
2015年
由于常规自振分析方法未能充分利用结构的固有对称性,当结构自由度增加时,计算消耗显著提升。本文基于群论方法,提出一种分析对称型预应力结构动力特性的高效方法。首先,结合一致质量矩阵及切线刚度矩阵建立了预应力结构的广义特征方程,并考虑初始预应力对结构的影响,以求解结构的自振频率及振型。随后,建立对称坐标系,将刚度矩阵及质量矩阵分解为一系列分块对角化矩阵。由于各分块子矩阵相互独立,广义特征值问题的求解难度显著降低,从而能高效求解结构的自振频率及相应振型。数值算例阐明了所提出方法的基本计算过程及显著优势。与有限元结果及常规方法所得结果比较后可知,基于群论的对称方法准确、高效。
陈耀冯健
关键词:预应力结构自振频率群论广义特征值问题
Mechanical behavior of a shelter system based on cable-strut structures
2012年
A shelter system based on cable-strut structures,consisting of compressive struts and high-tensile elements,is described in this paper.The deployment of the shelter is achieved by tightening inclined cables.Lower cables are used to terminate the deployment.The state of self-stress of the cable-strut structures in the fully deployed configuration is given,and the minimum strut length and the maximum load design of the shelter are discussed.The mechanical behavior of the system was studied under symmetrical and asymmetrical load cases.The results show that the shelter in the deployed configuration satisfies the ultimate limit and the serviceability limit state conditions.Finally,the stability of the cable-strut system is investigated,considering the effect of imperfections on the buckling of the shelter.We conclude that the influence of imperfections based on the consistent imperfection mode method is not significant.
Jian-guo CAI1,2,Ya ZHOU1,Jian FENG1,2,Yi-xiang XU3 (1Key Laboratory of C&PC Structures of Ministry of Education,Southeast University,Nanjing 210096,China) (2National Prestress Engineering Research Center,Southeast University,Nanjing 210096,China) (3Department of Civil Engineering,Strathclyde University,Glasgow,UK)
关键词:SELF-STRESSSTABILITY
对称型动不定杆系结构的可动性判定准则被引量:2
2015年
基于对称学理论及其矩阵不可约表示,提出了对称型动不定体系的判定准则。首先,根据关联矩阵的不可约表示及舒尔正交关系,建立了用于描述结构对称属性的对称坐标系,将结构平衡矩阵转化为对角化分块矩阵。随后,根据独立分块矩阵的零空间与左零空间,以及各矩阵所关联的对称属性,得到结构机构位移模态、自应力模态的对称表示,并根据二者对称属性的阶次判定结构的可动性能。对满足"Maxwell准则"的经典动不定杆系结构进行了可动性判定,包括无位移约束对称杆系、环向对称型杆系及斜放四角锥平板网架等。分析结果表明:文中所述判定准则是合理有效的,有效弥补了Guest方法中存在的漏解、误判等缺陷,判定结论与已有文献所得分析结果一致;算例中所讨论的对称动不定杆系皆具有全对称的内部机构位移模态,属于可动结构。
陈耀冯健马瑞君
关键词:可动性机构位移模态预应力
一种求解索杆张力结构整体自应力模态的能量方法被引量:5
2013年
索杆张力结构通过预应力来获取刚度和承载能力,因此预应力态的确定是进行其他分析的基础。针对这种柔性结构体系,提出一种求解整体自应力模态的能量方法,通过特征值分析获取使结构初应变能取驻值的自应力模态。分析表明,这其中包含了结构各个线性独立的满足整体对称性要求的自应力模态,其实质是求得整体自应力模态解空间的一组满足初应变能驻值条件的标准正交基。该方法无需预先根据结构的对称性人为对杆件分组,降低了工作难度和出错的可能性,可作为整体可行预应力法的补充,应用于拓扑复杂的结构。算例分析结果显示,对于单整体自应力模态的结构,该方法与整体可行预应力法的找力分析结果一致。而对于多整体自应力模态的情况,初应变能取驻值这一约束条件的引入使求得的多组整体自应力模态中更易包含可行解,从而有利于将索杆张力结构的预应力设计问题转化为相对简单的单变量(预应力水平系数)优化问题进行求解。
张沛冯健
关键词:索杆张力结构
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