基于虚拟变形法的移动质量识别方法研究 被引量：1

1

作者 张青霞 段忠东 Lukasz Jankowski 《振动工程学报》 EI CSCD 北大核心 2010年第5期494-501,共8页

在车-桥耦合系统的移动质量(荷载)识别反问题中,识别移动质量会面临重构系统、优化缓慢的问题;而若直接识别移动荷载常常会遇到病态问题且对噪音敏感。针对这些缺陷,根据虚拟变形法(VDM)的结构快速重分析思想,提出移动动态影响矩阵,实... 在车-桥耦合系统的移动质量(荷载)识别反问题中,识别移动质量会面临重构系统、优化缓慢的问题;而若直接识别移动荷载常常会遇到病态问题且对噪音敏感。针对这些缺陷,根据虚拟变形法(VDM)的结构快速重分析思想,提出移动动态影响矩阵,实现利用较少的传感器即可快速而准确地识别移动质量(荷载)。以移动质量为优化变量,避免了识别荷载常遇到的病态问题,对噪音鲁棒性强;且需要传感器信息少。每步优化中,利用移动动态影响矩阵,无需时时重构车-桥耦合系统的时变系统参数矩阵,优化效率高。VDM方法的思想是将实际结构的响应计算转化为初始结构模型在相同外荷载作用下的响应,与在结构模型发生改变的位置施加相关的虚拟变形或虚拟力引起的响应的线性叠加。通过简支梁模型和框架梁模型验证了该方法的可行性和有效性,即使在5%的噪声影响下,利用一个传感器就可以很好地识别多个移动质量。 展开更多

关键词 结构健康监测 移动质量(荷载)识别 结构重分析 虚拟变形法(vdm) 影响矩阵

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基于静力虚拟变形法的结构损伤识别研究 被引量：6

2

作者 李宏男 林世伟 伊廷华 《建筑科学与工程学报》 CAS 北大核心 2016年第5期1-6,共6页

为了提高大型结构损伤识别的计算效率,引入静力虚拟变形法(VDM),并结合序列二次规划(SQP)算法实现损伤定位和损伤定量。首先,基于VDM的基本原理,推导了损伤因子与虚拟变形的关系;其次,建立损伤应变与实际损伤应变的目标函数,并利用SQP... 为了提高大型结构损伤识别的计算效率,引入静力虚拟变形法(VDM),并结合序列二次规划(SQP)算法实现损伤定位和损伤定量。首先,基于VDM的基本原理,推导了损伤因子与虚拟变形的关系;其次,建立损伤应变与实际损伤应变的目标函数,并利用SQP算法优化目标函数,实现了结构损伤识别的快速计算;最后,以某实际大桥有限元模型为例,对其吊杆的损伤识别进行了数值模拟研究。设计了基于恒荷载的实时监测和基于车辆静荷载的定期检测2种工况对该方法进行验证。结果表明:该方法能够快速准确地识别出损伤发生的位置和程度。 展开更多

关键词 结构健康监测 损伤识别 虚拟变形法 静力分析 序列二次规划

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基于虚拟变形法的车-桥耦合系统移动质量识别 被引量：5

3

作者 张青霞 段忠东 Lukasz Jankowski 《力学学报》 EI CSCD 北大核心 2011年第3期598-610,共13页

利用双自由度质量-弹簧阻尼模型模拟移动车辆,并基于虚拟变形(VDM)方法的结构快速重分析思想,提出一种车-桥耦合系统的移动质量快速识别的有效方法.该方法以双自由度车体模型的质量为变量,通过最小化桥体结构实测响应和计算响应的平方... 利用双自由度质量-弹簧阻尼模型模拟移动车辆,并基于虚拟变形(VDM)方法的结构快速重分析思想,提出一种车-桥耦合系统的移动质量快速识别的有效方法.该方法以双自由度车体模型的质量为变量,通过最小化桥体结构实测响应和计算响应的平方距离来识别移动质量(载荷),避免了识别载荷时常遇到的病态问题,对噪声鲁棒性强,且需要传感器信息少.每步优化中,利用在VDM方法基础上提出的移动动态影响矩阵概念,无需时时重构车-桥耦合系统的时变系统参数矩阵,显著提高了计算效率.利用数值框架梁模型,通过比较不同车辆简化模型对移动体质量及等效移动载荷的识别效果,验证了该方法的可行性和有效性,即使在5%的噪声影响下,利用一个传感器可以准确地识别多个移动体的质量. 展开更多

关键词 结构健康监测 移动车辆识别 结构重分析 虚拟变形法 影响矩阵

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砂井软土地基大变形非线性固结分析的虚拟时间法

4

作者 余建星 刘振杰 +1 位作者 杨钢 景悦 《地震工程与工程振动》 CSCD 北大核心 2002年第2期158-161,共4页

本文提出了虚拟时间概念 ,克服了太沙基等人理论与方法的局限性 ,提出了砂井软土地基大变形非线性固结分析方法。

关键词 砂井 变形 非线性 软土基 固结分析 虚拟时间法

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虚拟变量法求抗震结构的变形能力可靠度

5

作者 陈颖 张新培 《四川大学学报（工程科学版）》 EI CAS CSCD 2001年第4期33-36,共4页

在考虑地震地面运动加速度及结构参数随机性的基础上 ,利用虚拟变量法来求抗震结构的变形能力可靠度 ,给出了弹性范围内的基本公式和求解步骤。方法能综合反映地震动及结构参数随机性的影响 。

关键词 虚拟变量法 抗震结构 可靠度 变形能力 结构参数 随机性 地震波

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基于Bézier曲线的虚拟人皮肤变形方法研究

6

作者 邓刚锋 高钦和 《计算机应用研究》 CSCD 北大核心 2013年第4期1271-1274,共4页

针对虚拟人皮肤表面参数表示方法中曲面形状难以控制、曲面间平滑连接不易实现的不足,研究了一种基于Bézier曲线的虚拟人皮肤表面变形方法;结合插入过渡段的人体分段方法和径向截面法实现了对Bézier曲线形状的有效控制,克服... 针对虚拟人皮肤表面参数表示方法中曲面形状难以控制、曲面间平滑连接不易实现的不足,研究了一种基于Bézier曲线的虚拟人皮肤表面变形方法;结合插入过渡段的人体分段方法和径向截面法实现了对Bézier曲线形状的有效控制,克服了传统参数表示方法中曲面难以平滑连接及皮肤表面细节难以描述的缺点,并实现了大臂肌肉和肘部皮肤随肘关节角度变化的实时变形。 展开更多

关键词 虚拟人 皮肤变形 BÉZIER曲线 径向截面法

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基于静力虚拟变形法的桥梁结构损伤识别研究 被引量：5

7

作者 金靖 傅林峰 +1 位作者 陈韵 叶亮 《浙江工业大学学报》 CAS 北大核心 2020年第5期549-556,共8页

静力虚拟变形法(VDM)在结构损伤识别中计算效率高、识别结果精确,但是其损伤识别应用范围仍局限于平面桁架及桥梁吊杆。拓展了静力VDM在结构损伤识别中的应用范围,并将其用于桥梁结构梁单元的损伤识别。首先,介绍了已有的静力VDM在平面... 静力虚拟变形法(VDM)在结构损伤识别中计算效率高、识别结果精确,但是其损伤识别应用范围仍局限于平面桁架及桥梁吊杆。拓展了静力VDM在结构损伤识别中的应用范围,并将其用于桥梁结构梁单元的损伤识别。首先,介绍了已有的静力VDM在平面桁架结构中的损伤识别理论;其次,引入了应变转换矩阵,将静力VDM损伤识别理论的应用范围从桁架结构拓展至三维梁单元,并以连续梁有限元模型进行了验证;最后,用静力VDM对某实际桥梁结构梁单元的损伤进行识别,并以现场观测的方法对损伤识别结果进行了初步验证。结果表明静力VDM能够有效地对桥梁结构梁单元进行损伤识别。 展开更多

关键词 静力虚拟变形法 损伤识别 应变转换矩阵

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基于附加虚拟质量的结构损伤识别方法 被引量：4

8

作者 侯吉林 王真真 +1 位作者 欧进萍 Lukasz Jankowski 《计算力学学报》 CAS CSCD 北大核心 2013年第6期770-776,共7页

针对大型土木结构的模态信息往往对局部损伤灵敏度较低的特点,提出通过在各个子结构上附加虚拟质量的方法提高局部灵敏度,实现整体结构的准确损伤识别。该方法无需在结构上布置真实质量,它首先利用虚拟变形法(VDM)可进行结构快速重分析... 针对大型土木结构的模态信息往往对局部损伤灵敏度较低的特点,提出通过在各个子结构上附加虚拟质量的方法提高局部灵敏度,实现整体结构的准确损伤识别。该方法无需在结构上布置真实质量,它首先利用虚拟变形法(VDM)可进行结构快速重分析的思想,由实测结构的激励和加速度响应,构造结构附加虚拟质量后虚拟结构的频率响应;然后结合灵敏度分析和附加质量与频率关系,确定所需附加质量和对应具有较高灵敏度的频率;最后分别在每个子结构上附加虚拟质量,联合所有虚拟结构和对应的频率即可准确快速地识别出整体结构各个子结构的损伤。本文通过两层平面框架有限元模型验证了附加质量损伤识别方法的有效性。 展开更多

关键词 结构健康监测 损伤识别 虚拟变形法 灵敏度分析 频率

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虚拟手术中基于Tensor-Mass的变形仿真技术 被引量：17

9

作者 贾世宇 潘振宽 《系统仿真学报》 CAS CSCD 北大核心 2008年第7期1686-1690,共5页

详细论述并实现了虚拟手术中软组织变形仿真技术。虚拟软组织由四面体网格构成,生物力学模型使用Tensor-Mass模型。推导了一种半隐式数值积分算法用以求解软组织变形的动力学方程。该方法比传统的显式积分算法更稳定,并可将积分时间步... 详细论述并实现了虚拟手术中软组织变形仿真技术。虚拟软组织由四面体网格构成,生物力学模型使用Tensor-Mass模型。推导了一种半隐式数值积分算法用以求解软组织变形的动力学方程。该方法比传统的显式积分算法更稳定,并可将积分时间步长提高一个数量级。使用了基于拓扑距离的方法进一步减少数值积分算法的计算量。最后给出使用肝脏模型进行变形仿真的结果。 展开更多

关键词 虚拟手术 手术仿真 软组织变形 生物力学模型 Tensor-Mass模型 半隐式数值积分法 拓扑距离

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OpenCL加速的基于虚拟节点法的柔性体实时切割仿真 被引量：2

10

作者 贾世宇 潘振宽 张维忠 《计算机辅助设计与图形学学报》 EI CSCD 北大核心 2014年第10期1852-1859,共8页

为了提高柔性体变形仿真运行速度并且解决切割对变形计算稳定性的负面影响,提出了能与GPU加速的变形算法协同运作的基于虚拟节点法的柔性体实时切割仿真方法.柔性体模型由真实四面体网格嵌入虚拟四面体网格中构成,前者用于碰撞处理和图... 为了提高柔性体变形仿真运行速度并且解决切割对变形计算稳定性的负面影响,提出了能与GPU加速的变形算法协同运作的基于虚拟节点法的柔性体实时切割仿真方法.柔性体模型由真实四面体网格嵌入虚拟四面体网格中构成,前者用于碰撞处理和图形渲染,而后者则用于变形计算.切割算法首先分裂真实四面体网格;然后复制包含超过一块真实四面体连通碎片的虚拟四面体,每个复制品包含一块真实四面体碎片;再根据真实四面体之间的连接关系更新虚拟四面体之间的连接关系;最后更新真实四面体网格与虚拟四面体网格之间的镶嵌关系.为了确保仿真系统不被限制在NVIDIA公司的GPU上,GPU加速使用OpenCL实现.仿真测试结果表明,该方法可以在任意多次切割情况下保持变形计算稳定不发散,并且在NVIDIA公司和AMD公司的GPU上都可以正确运行. 展开更多

关键词 柔性体 实时变形 实时切割仿真 虚拟节点法 GPU加速 OPENCL

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面向虚拟场景生成的Morphing扩充方法 被引量：2

11

作者 周天 鲁东明 潘云鹤 《系统仿真学报》 EI CAS CSCD 2001年第6期717-719,共3页

针对基于特征线段的Ｍｏｒｐｈｉｎｇ方法在虚拟场景生成中的缺陷，研究提出了一种扩充方法，称为Ｍｏｒｐｈｉｎｇ＋。该方法通过增加图像间的映射关系，使其满足透视性质；增加了由点到特征线中点的距离控制参数，增强对特征线作用大... 针对基于特征线段的Ｍｏｒｐｈｉｎｇ方法在虚拟场景生成中的缺陷，研究提出了一种扩充方法，称为Ｍｏｒｐｈｉｎｇ＋。该方法通过增加图像间的映射关系，使其满足透视性质；增加了由点到特征线中点的距离控制参数，增强对特征线作用大小调节；同时，引入了位置特征线的概念来控制场景中对象可见性的变化，使得特征线的作用更合理，变换更真实。Ｍｏｒｐｈｉｎｇ＋克服了以前方法中存在的透视、可见性、特征线歧义、效率低等问题，提高了绘制效率，结果图像更逼真。 展开更多

关键词 虚拟场景 Morphing扩充法 图像绘制 图像变形

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裂纹扩展和裂尖变形机理的多尺度耦合数值模拟方法 被引量：5

12

作者 盛鹰 朱星亮 +2 位作者 曾祥国 贾彬 文军 《材料导报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第14期2419-2425,共7页

利用提出的多尺度五区数值模型,实现了单边裂纹的平板α铁在宏观载荷作用下三个不同尺度(原子尺度、细观尺度、连续介质尺度)力学参量之间的耦合及传递,模拟了裂尖变形和裂纹扩展的多尺度演化过程。根据多尺度五区数值模型将平板建设为... 利用提出的多尺度五区数值模型,实现了单边裂纹的平板α铁在宏观载荷作用下三个不同尺度(原子尺度、细观尺度、连续介质尺度)力学参量之间的耦合及传递,模拟了裂尖变形和裂纹扩展的多尺度演化过程。根据多尺度五区数值模型将平板建设为五个区域。其中:Ⅴ区为宏观尺度区,利用有限元方法对单边裂纹板进行动态数值分析,基于虚拟裂纹闭合法(VCCT)计算应力强度因子KI;Ⅳ区为包围裂尖的细观尺度有限元模型,Ⅳ区与Ⅴ区宏观尺度模型通过有限宽板应力强度因子表达式联系,从而获得Ⅳ区细观断裂模型的应力边界,并将其用于有限元加载,获得该区的位移场;Ⅰ区为嵌在Ⅳ区内的分子动力学模型区,通过该区的分子动力学计算可获得裂纹扩展和裂尖变形的机制,模拟裂纹分叉、堆垛层错、空位微观变形与失效机制等;Ⅱ区和Ⅲ区为分子动力学Ⅰ区与连续介质Ⅳ区之间的交互影响区,有限元结果通过Ⅲ区为分子动力学区提供载荷条件,分子动力学结果借助于Ⅱ区修正有限元的边界条件,实现了原子尺度离散区与连续介质区力学参量之间相互影响的动态耦合。 展开更多

关键词 裂纹扩展 裂尖变形 多尺度数值模型 虚拟裂纹闭合法 分子动力学

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基于虚拟中心点的水平位移监测算法研究与应用 被引量：2

13

作者 王甫强 余斌 《人民长江》 北大核心 2023年第11期214-220,共7页

对于深基坑支护结构的水平位移,一般利用极坐标法、小角法或视准线法等进行观测,但作业效率不高,而在基坑自动化监测中,通常采用固定架站式全站仪观测,如何快速准确地将监测点坐标值转换为水平位移值则是关键问题。对此,提出了一种新的... 对于深基坑支护结构的水平位移,一般利用极坐标法、小角法或视准线法等进行观测,但作业效率不高,而在基坑自动化监测中,通常采用固定架站式全站仪观测,如何快速准确地将监测点坐标值转换为水平位移值则是关键问题。对此,提出了一种新的基坑自动化水平位移监测算法,在考虑基坑外边线轮廓的基础上引入了基坑虚拟中心点辅助计算,能快速准确地将观测值归算到基坑对应边线的垂直方向上,得到基坑各条边线上准确的水平位移量,提高了计算的效率和准确性。将该算法应用于深基坑水平位移监测实际案例,并利用人工监测中常用且精度很高的视准线法及极坐标法验证其监测精度。结果表明,提出的水平位移计算方法与视准线法的观测结果偏差率不超过15%,能准确反映水平位移监测点的实际变形情况,同时提高了内业工作效率。 展开更多

关键词 水平位移 变形监测 虚拟中心点 自由架站法 基坑

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结构损伤与荷载的快速同步识别方法研究 被引量：3

14

作者 张青霞 段忠东 Lukasz Jankowski 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2013年第2期33-38,49,共7页

以损伤因子为优化变量,提出一种结构损伤和荷载同步识别的方法。首先通过时域荷载识别的方法将未知荷载转化为损伤因子的函数,将近似荷载作用下的结构响应和实测响应的平方距离作为目标函数,从而降低了需要识别未知参数的数目;然后在目... 以损伤因子为优化变量,提出一种结构损伤和荷载同步识别的方法。首先通过时域荷载识别的方法将未知荷载转化为损伤因子的函数,将近似荷载作用下的结构响应和实测响应的平方距离作为目标函数,从而降低了需要识别未知参数的数目;然后在目标函数的计算过程中,利用虚拟变形法(VDM)可进行结构快速重分析的思想,快速构造给定损伤因子下系统的脉冲响应,避免每步迭代重新集装系统矩阵,并通过荷载形函数方法进一步提高荷载识别的效率;最后利用二次多项式插值近似结构每个时刻的响应方法和推导对应目标函数的梯度表达式来提高优化搜索的速度。本文利用刚架模型进行数值模拟,准确识别了结构中柱子单元刚度损伤、附加质量以及梁上的未知移动荷载,并通过一个悬臂梁试验进一步验证所提出方法的准确性和可行性。 展开更多

关键词 结构健康监测 荷载识别 损伤识别 虚拟变形法(vdm)

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非网格重剖分模拟宏观裂纹体的扩展有限单元法(2:数值实现) 被引量：8

15

作者 李建波 陈健云 林皋 《计算力学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第3期317-323,共7页

探讨了扩展有限单元法的具体实现过程,包括裂纹体几何结构的拓扑分析、广义节点的选取及详细的单元数值计算。并针对前文提出的扩展有限单元平衡方程的统一矩阵实现模式,提出了采用虚拟层合元的思想来处理被裂纹横贯单元的子域积分问题... 探讨了扩展有限单元法的具体实现过程,包括裂纹体几何结构的拓扑分析、广义节点的选取及详细的单元数值计算。并针对前文提出的扩展有限单元平衡方程的统一矩阵实现模式,提出了采用虚拟层合元的思想来处理被裂纹横贯单元的子域积分问题,自然地解决了原方法中由于特殊的位移插值场在裂纹两侧不连续造成的单元刚度阵求解困难。同时依托比较成熟的虚拟层合单元法,可以方便地考虑域内及裂纹面上分布载荷影响。此外,一、二维算例较高精度的数值结果验证了本文算法的有效性和精度。 展开更多

关键词 断裂 非连续变形 扩展有限单元法 广义节点插值 虚拟层合有限单元 E-积分 J-积分

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考虑桥路面粗糙度的移动体参数识别

16

作者 张青霞 段忠东 Lukasz Jankowski 《振动工程学报》 EI CSCD 北大核心 2012年第2期146-153,共8页

基于虚拟变形(VDM)方法中移动动态影响矩阵的概念,利用双自由度质量-弹簧阻尼模型模拟移动车辆,系统推导和阐述了车-桥耦合系统中粗糙路面上移动体参数的识别方法。以移动体参数的修正因子为优化变量,通过最小化桥体结构实测响应和计算... 基于虚拟变形(VDM)方法中移动动态影响矩阵的概念,利用双自由度质量-弹簧阻尼模型模拟移动车辆,系统推导和阐述了车-桥耦合系统中粗糙路面上移动体参数的识别方法。以移动体参数的修正因子为优化变量,通过最小化桥体结构实测响应和计算响应的平方距离进行识别,识别精度高,对噪声鲁棒性强,且较少的传感器就能识别多个移动体参数。利用移动动态影响矩阵,每步优化中无需时时重构系统参数矩阵,计算效率高。利用一个三跨连续梁模型验证该方法的有效性,在5%的噪声影响下,利用一个传感器可以准确地识别多个移动体参数和移动荷载。此外,通过比较平坦路面与粗糙路面上的移动体参数的识别方法和结果,结合车体参数的灵敏度分析,说明了路面粗糙度、移动体参数对结构响应的影响及不同情况下参数识别中优化变量的选取原则。 展开更多

关键词 结构健康监测 移动车辆(荷载)识别 虚拟变形法(vdm) 影响矩阵 粗糙路面

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考虑平稳随机响应的显式结构拓扑优化 被引量：3

17

作者 李佳霖 张有为 +2 位作者 张维声 郭杏林 郭旭 《计算力学学报》 CAS CSCD 北大核心 2023年第4期505-513,共9页

随机载荷是工程结构在服役中经常承受的一种复杂的载荷形式,通常采用统计学特性对其进行描述。对随机载荷作用下的结构进行拓扑优化设计是一项极具挑战性的工作,其主要难点在于,(1)传统隐式拓扑优化方法的设计变量数巨大,且用于结构动... 随机载荷是工程结构在服役中经常承受的一种复杂的载荷形式,通常采用统计学特性对其进行描述。对随机载荷作用下的结构进行拓扑优化设计是一项极具挑战性的工作,其主要难点在于,(1)传统隐式拓扑优化方法的设计变量数巨大,且用于结构动态性能拓扑优化问题时存在虚假模态等数值不稳定问题;(2)对结构的随机动力响应统计量及其灵敏度进行计算需要极大的计算量;(3)隐式拓扑优化框架下的分析模型与优化模型强耦合,导致结构有限元模型具有极高的自由度,进一步加剧了上述困难。本文基于移动可变形组件框架和虚拟激励法理论,提出了一种平稳随机载荷作用下结构的显式拓扑优化设计方法。通过将一系列可移动和可变形的结构组件作为优化的基础单元,实现了使用少量设计变量描述结构拓扑构型的目的。采用虚拟激励法、自由度删除技术和模态位移法有效降低了对结构进行随机振动分析和灵敏度分析的计算量。在此基础上,以结构柔顺度的标准差为目标函数、以设计域内实体材料的体积为约束条件,实现了限带白噪声作用下结构的拓扑优化设计,并通过数值算例验证了本文方法的有效性。 展开更多

关键词 拓扑优化 移动可变形组件法(MMC) 自由度删除技术 虚拟激励法 平稳随机响应

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钢管混凝土压弯长柱非线性屈曲承载力的三维有限元分析

18

作者 程晓东 程莉莎 +1 位作者 叶贵如 徐兴 《哈尔滨工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2003年第z1期101-104,共4页

基于三维线弹性大变形理论,本文构造了三维非线性虚拟层合单元法,利用此法对钢管混凝土压弯长柱的非线性屈曲承载力进行了研究,有限元分析结果与试验结果符合良好.最后,以典型截面形式为例,研究了长细比、偏心率等参数对钢管混凝土长柱... 基于三维线弹性大变形理论,本文构造了三维非线性虚拟层合单元法,利用此法对钢管混凝土压弯长柱的非线性屈曲承载力进行了研究,有限元分析结果与试验结果符合良好.最后,以典型截面形式为例,研究了长细比、偏心率等参数对钢管混凝土长柱承载力的影响,研究结果可供工程设计和施工参考. 展开更多

关键词 三维线弹性大变形理论 三维非线性虚拟层合单元法 非线性屈曲承载力 钢管混凝土压弯长柱

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