几何非线性

摘要： 使用Midas建模软件对某桥的钢混组合索塔进行非线性稳定分析,建立该桥的整体有限元模型,分析不同工况下悬索桥全桥内力和变形。基于线性屈曲分析计算,对施工阶段和成桥阶段的线性屈曲系数与屈曲失稳模态进行分析,探究不同工况下的桥梁失稳形态;同时采用几何非线性屈曲计算方法,考虑施工初始缺陷,分析该桥的非线性稳定性。

摘要： 扩展键基近场动力学模型解决了经典模型中固定泊松比的限制问题,但是仅限应用于小变形情况下的模拟。提出了一种计算键变形的实现方法,利用有限变形理论中的描述使模型能够处理几何非线性问题。通过最小二乘拟合得到物质点的局部位移场,再对位移函数求导得到局部域的变形梯度张量。固体的旋转与拉伸通过对变形梯度张量的极分解分离,从而将扩展键的变形部分从总体位移中提取。随后,通过对变形系统的各个键力进行积分,从而获得系统大变形的正确预测结果。最后,开展了几个基准测试,与非线性有限元结果进行对比并验证了所提出模型的有效性和精确性。

摘要： 针对大型LNG储罐钢网架穹顶结构的弹塑性稳定性分析,基于刚体准则与改进塑性铰模型建立适于几何与材料双非线性分析的空间弹塑性梁单元,研究局部荷载扰动与整体模态扰动两种不同的初始缺陷处理方法以及材料非线性对结构稳定承载力影响的差异。结果表明:初始缺陷、材料非线性与约束刚度减小均会降低网架穹顶结构稳定承载力;荷载干扰下,结构稳定承载力对干扰大小敏感而对位置不敏感;模态干扰属于整体几何缺陷,结构整体初始变形较大,荷载位移曲线平滑。与ABAQUS相比,所建的弹塑性刚体准则空间梁单元及其相应的非线性分析方法效率与精度兼优,适用于大型复杂工程结构非线性分析,在处理局部缺陷对结构稳定性的影响上具有优势。

摘要： 基于李群局部标架(local frame of Lie group,LFLG)的多柔体系统动力学建模方法可自然消除刚体运动带来的几何非线性,使系统的广义弹性力、广义惯性力及其雅可比矩阵满足刚体运动的不变性.本文融合李群局部标架思想和基于连续体(continuum-based,CB)的壳理论,提出基于SE(3)群局部标架的5自由度(degrees of freedom,Dofs)CB壳单元.与SE(3)群局部标架下几何精确壳单元相比,该单元大大简化了插值带来的复杂性,离散应变张量自然满足客观性.同时,该单元在线性化过程中不存在有限元离散与变分操作先后顺序的问题,进一步简化了广义弹性力及其雅可比矩阵的计算.为方便处理组合体结构,在5 Dofs CB壳单元基础上,通过中面变形梯度张量的极分解建立壳单元中面运动与自转(drilling)自由度之间的关系,提出基于SE(3)群局部标架的6 Dofs CB壳单元.为提高单元收敛精度,采用Hellinger-Reissner两场变分原理缓解单元面内闭锁,采用假设自然应变(assumed natural strain,ANS)法缓解横向剪切闭锁.通过5个静力学算例验证了CB壳单元的收敛精度,通过一个动力学算例验证了CB壳单元可消除刚体运动带来的几何非线性.

摘要： 在海洋环境载荷及集矿机牵引作用下,深海采矿柔性立管系统的动力学响应涉及几何非线性和非保守载荷的双重非线性源。基于三维固体有限变形理论建立数学模型,在完全拉格朗日格式下推导了系统运动平衡方程,针对非保守载荷的等效计算、非线性切线刚度矩阵及非线性方程的数值求解等关键问题提出了有效处理方案。根据处理方案开发了数值计算程序,并应用于柔性立管系统的静动力学分析。结果表明,本文开发的数值计算程序对海洋柔性管道的非线性响应具备良好的预测能力,验证了本文理论和计算模型的有效性和实用性。

摘要： 实时混合试验是一种研究速度相关型试件动力性能的抗震试验方法,可以应用于拉索-阻尼器系统的力学行为研究。由于拉索具有较强的几何非线性,传统的线性无条件稳定积分算法无法保证拉索-阻尼器系统动力计算的稳定性。能量一致积分方法可以实现对非线性系统的无条件稳定,但应用于实时混合试验时,会遇到迭代导致作动器加载速度波动较大的问题。为了将能量一致积分方法应用于实时混合试验中,提出采用固定迭代次数并对迭代位移进行插值来实现平滑加载,然后对测得的试验子结构恢复力进行修正来实现系统能量一致。最后,对一个拉索-阻尼器系统进行了一阶模态振动下的实时混合试验数值仿真,验证了该方法的可行性。

摘要： 重庆鹅公岩轨道大桥位于既有鹅公岩大桥上游70 m,主桥采用钢箱梁自锚式悬索桥结构。结合大桥专题科研成果,就三家研究单位在研究中对超大跨径自锚式悬索桥静力稳定分析中所采用的加载方式、判定准则及其结论上的异同等关键问题进行综合比较和分析研究,并对后续工作做出展望。

摘要： 在几何非线性和热局部平衡条件下,研究不可压流体饱和多孔热弹性半平面在受到表面温度载荷作用下的动力学特性.首先,基于多孔介质混合物理论,考虑几何非线性的影响,给出了问题的数学模型;然后,提出了一种综合数值计算方法,该方法通过微分求积法和二阶后向差分格式分别在空间域和时间域离散数学模型,利用Newton-Raphson法求解非线性代数方程组,从而可得到问题的数值结果.研究表明,本方法是有效可靠的,且具有计算量小、精度高等优点.最后,考虑了材料参数和几何非线性的影响研究了流体饱和多孔热弹性半平面在表面温度载荷作用下的热力学特性.

摘要： 针对剪切流中层合梁的大变形非线性振动问题,采用高阶剪切变形锯齿理论和冯·卡门应变描述层合梁的变形模式和几何非线性效应,构建了大变形层合梁非线性振动有限元数值模型;采用基于任意拉格朗日−欧拉方法的有限体积法求解不可压缩黏性流体纳维-斯托克斯方程,结合层合梁和流体的耦合界面条件建立了剪切流作用下层合梁流固耦合非线性动力学数值模型,采用分区并行强耦合方法对层合梁的流致非线性振动响应进行了迭代计算.研究了不同速度分布的剪切流作用下单层梁和多层复合材料梁的振动响应特性,并验证了本文数值建模方法的有效性.结果表明:剪切流作用下单层梁的振动特性与均匀流作用下的情况不同,梁的运动轨迹受剪切流影响向下偏斜,随着速度分布系数增加,尾部流场中的涡结构发生改变;刚度比对剪切流作用下层合梁的振动特性有显著影响,随着刚度比的增加,层合梁振动的振幅增大,主导频率下降,运动轨迹由‘8’字形逐渐变得不对称;发现了不同厚度比和铺层角度情况下,层合梁存在定点稳定模式、周期极限环振动模式和非周期振动模式三种不同的振动模式,改变层合梁铺层角度可实现层合梁周期极限环振动模式向非周期振动模式转变.

摘要： 流动式起重机伸缩臂是典型的嵌套式细长结构,传统等效阶梯梁模型无法正确反映臂节间的约束关系;常用的壳单元模型需建立大量的单元和接触对,影响计算效率和收敛性.结合伸缩臂结构的特点,选择反映截面形状的特征点作为节点,沿臂节纵向划分若干梁单元.以相邻臂节间接触截面节点作为边界点划分子结构,建立随子结构运动的随动坐标系,通过内部自由度凝聚至边界点,获得几何非线性超级单元.考虑内外层臂节间更符合实际机械设备的嵌套式约束关系以及常见的边界条件,给出相应的力学约束模型.得到含荷载参数的结构非线性平衡方程以及相应的切线刚度阵,采用非线性平衡方程的微分形式得到伸缩臂结构的变形平衡路径和失稳荷载.流动式起重机伸缩臂结构数值算例分析表明了方法的有效性及准确性.

摘要： 本文以某长江公路大桥为工程背景,分析大跨度叠合/混合梁体系斜拉桥在施工过程及成桥阶段的几何非线性效应,包括斜拉索垂度非线性效应、P-△效应和大位移效应的单独影响及综合影响.结果表明,几何非线性对该桥结构位移和弯矩均有显著影响,但对主梁轴力和索力影响不明显;为施工安全考虑,在设计和施工控制中应考虑几何非线性的影响.

摘要： 大型飞机机翼由于其结构特点及大展弦比,在飞行过程中产生较大变形,造成机翼结构几何非线性和曲面气动力效应明显,使得飞行载荷、颤振等静、动气动弹性问题突出.本文主要针对目前大型飞机几何非线性问题进行了曲面气动力理论和机翼大变形气动弹性理论的全新推导,研究了非线性颤振的分析方法,并基于此分析了带发动机的复杂机翼结构的非线性颤振特性.

摘要： 现代大展弦比机翼飞机飞行过程中机翼往往产生几何非线性大变形,大变形对机翼气动弹性特性的影响是不可忽略的.本文基于结构降阶模型(ROM)建立一种大变形机翼的结构建模方法,并将该方法应用于柔性机翼几何非线性静气动弹性问题的分析及求解.传统的气动弹性问题分析并不能反映结构的非线性特性,结果不能满足工程精度的要求.本文叙述的方法考虑了非线性刚度的影响,建立机翼的非线性结构方程,与定常涡格法耦合求解机翼静气动弹性变形.结果表明,该方法求解结果与基于非线性有限元的静气动弹性分析方法及实验结果相比误差较小,同时利于对几何非线性静气动弹性问题进行机理分析.

摘要： 本文以黑瞎子岛乌苏斜拉桥为工程背景,基于非线性理论,建立Midas/Civil和Midas/Fea有限元分析模型,对大挑臂单索面钢箱结合梁斜拉桥的非线性因素影响敏感性进行研究,分析自重、二期恒载及运营活载作用阶段下各几何非线性影响因素对结构内力和变形的影响程度,对比分析线性分析(不考虑非线性)、仅考虑斜拉索垂度非线性、仅考虑梁—柱耦合效应、仅考虑大位移效应和完全非线性效应五种工况的差别.结果表明,在自重和二期恒载施工阶段,斜拉索的垂度效应产生的非线性影响最明显,而在行车活载阶段,大位移效应成为对斜拉桥计算结果影响最明显的参数.

摘要： 以一80m跨度,16m矢高的凯威特-联方混合型单层球面网壳结构为分析对象,研究了几何非线性、初始几何缺陷、材料非线性以及不同荷载形式对结构稳定性的影响.结果表明:结构特征值屈曲分析和几何非线性分析结果与双重非线性屈曲分析结果相差较大,建议网壳的稳定性分析应考虑双重非线性的的影响;规程中关于初始缺陷的引入采用最低阶屈曲模态及缺陷最大值的选取的相关规定有待进一步考究:单层网壳结构对缺陷较为敏感,活载半跨分布对球面网壳的稳定性有可能更为不利.

摘要： 本文从板壳理论的基本假设出发,引入相对位移约束,描述了实体退化单元用于板壳结构的几何非线性问题的研究过程,以开缝圆环为例探究其在工程应用中的适用性,证明实体退化单元满足工程的精度要求.

摘要： 本文考虑大变形对于风力机叶片气动弹性稳定性的影响,采用几何精确的梁理论和修正的Beddoes-Leishman动态失速模型,计算颤振极限并分析几何非线性对于颤振的影响.计算结果表明,采用本文的模型得到的叶片线性颤振极限与现有文献的结果一致.而考虑叶片变形引起的几何非线性时,叶片发生颤振的失稳机制不同于线性颤振的结果,摆振模态与扭转模态的耦合增强,并首先出现失稳,对应的颤振极限也低于线性颤振极限的结果.

摘要： 大展弦比飞机具有典型的几何非线性,在气动力的作用下,其振动以及颤振特性都会发生变化,因此在型号研制初期就必须对几何非线性因素影响进行分析,掌握其规律,避免设计后期出现颠覆性的气动弹性问题.本文采用“准模态”的思想分析大展弦比飞机的非线性动力与颤振特性;同时,借助多学科集成平台软件建立了适合飞机研制的动力与颤振流程化分析手段.本文以某大展弦比飞机为研究对象,利用该平台分析了多工况下的颤振特性,结果显示:几何非线性对该结构具的模态与颤振特性有重要影响,本文的分析手段能很好的在工程中应用.

摘要： 高空长航时飞行器在巡航状态下产生大变形,考虑大变形效应对结构特性和气动特性的影响.静气弹分析耦合非线性气动求解器和非线性结构求解器,采用径向基函数方法做气动结构插值和网格变形.比较不同求解器的结果,发现大变形时结构非线性求解器预测的变形会有更大的转动.在非线性的静平衡位置对运动方程线性化,计算附加的非定常气动力,采用平衡位置处的模态做颤振分析,并结合算例验证该方法可行性,并与传统面元法结果作对比.

摘要： 大柔性飞机在外载荷作用下会发生显著地弹性变形,使得全机的气动外形、结构构型及刚度特性发生变化,形成几何非线性问题,因此在飞机配平、载荷计算及稳定性分析中必须考虑几何非线性所带来的影响.本文从结构和气动两方面考虑几何非线性带来的影响,结合曲面样条插值,采用非线性有限元和曲面涡格法进行非线性气动/结构耦合分析,并通过迭代计算的方法对大柔性飞机进行全机非线性配平、气动载荷计算及稳定性分析.其结果表明,当结构变形较大时,非线性配平结果随风速和结构质量呈非线性变化,并且其纵向变形会对横侧向的稳定性产生一定的影响,这与传统线性分析结果会有明显得差别,因此需在设计初期引起重视.

摘要： 本发明涉及的电压非线性电阻器，其特征在于，由烧结体制成，该烧结体主要由氧化锌粒子、以锌和锑为主成分的尖晶石粒子、和氧化铋相构成，在氧化铋相中选自钾和钠中的至少1种的碱金属以0.036原子％以上0.176原子％以下的范围存在。该电压非线性电阻器同时具有优异的电压非直线性和带电寿命特性，因此适合用于避雷器。

摘要： 本发明提供了一种微分几何特征非线性化的压电振子，其特征在于，包括:支座；振子本体，呈悬臂状，振子本体的一端安装于支座，振子本体包括第一压电层、中间层和第二压电层，并且第一压电层、中间层和第二压电层在与振子本体的延伸方向垂直的方向上依次层叠，第一压电层和第二压电层由压电材料制成，中间层由导电材料制成，振子本体的延伸路径为非线性的空间曲线；质量块，安装于振子本体的自由末端，质量块用于在外部激励下带动振子本体一起振动。质量块在外部激励下带动振子本体一起振动，第一压电层和第二压电层因压电效应而产生电势差，从而能够将外部激励转换为电能，且振子本体更加容易产生非线性共振，能量收集效率更高。

摘要： 本发明公开了一种基于非线性几何约束优化的多目标室内定位方法，通过在同一待定位物体上布置多个待定位标签，获得关于智能体的准确先验信息，借助引入的精确冗余信息，将这些信息作为优化问题的约束，从而提升定位系统在测距有噪声情况下智能体的定位精度。

摘要： 本发明涉及的电压非线性电阻器，其特征在于，由烧结体制成，该烧结体主要由氧化锌粒子、以锌和锑为主成分的尖晶石粒子和氧化铋相构成，在氧化铋相中选自钾和钠中的至少1种的碱金属以0.036原子％以上0.176原子％以下的范围存在。该电压非线性电阻器同时具有优异的电压非直线性和带电寿命特性，因此适合用于避雷器。

摘要： 一种确定轨迹的方法和系统，该轨迹包括在一系列时间间隔内具有初始姿势和结束姿势的路径，该轨迹同时满足对具有连杆的机器人臂的动力学约束和几何约束。基于每个连杆的动力学确定动力学约束，并通过生成环境的坐标网格将几何约束确定为一阶可微分函数，以确定每个连杆的端点和障碍物的笛卡尔坐标。使用多连杆动力学模型制订针对机器人臂的非线性优化(NLO)程序，NLO程序使用初始姿势和结束姿势、动力学约束和几何约束作为输入，以优化轨迹的目标函数，对于每个时间间隔，所述轨迹同时满足所述动力学约束和所述几何约束以及机器人臂操作约束。控制机器人驱动器的马达，以基于轨迹移动机器人臂。

摘要： 本公开提供一种基于高阶旋转对称单元的非线性几何相位超表面，自下而上依次包括：衬底(1)；非线性材料层(2)；超表面结构层(3)，包括多个具有局域高阶旋转对称性的超构单元(4)，超构单元(4)呈周期性排列形成具有全局高阶旋转对称性的晶格结构；非线性几何相位超表面在圆偏振态基波的泵浦下，能够同时产生与基波相同和相反圆偏振态的非线性谐波，且所产生非线性谐波的非线性几何相位受超构单元局域旋转对称阶数和晶格结构的调控。

摘要： 本发明提供了一种几何非线性可调多稳态装置，解决现有多稳态机构存在结构复杂、行程无法调整、稳态数目调整困难等缺点，且对于具有高次准零刚度特征的几何非线性多稳态系统的设计及其应用的研究甚少的问题。该几何非线性可调多稳态装置通过弹性元件与支座和第二质量块的配置提供基础多稳态单元，利用几何参数可调的性质，可以实现不同多稳态机构之间的变体，变体过程不需要添加任何其他的器件，有效避免系统由于装卸不同多稳态机构而引起的效率和成本问题，具有实用、能耗小、造价低等特点。

摘要： 本发明公开了一种双旋弹几何非线性下角运动特性分析方法，包括以下步骤：步骤一：建立双旋弹关于攻角α、侧滑角β、俯仰角速度ω

摘要： 一种双几何非线性结构集成的低频准零刚度隔振器，属于低频准零刚度隔振装置领域，本发明为了解决现有的非线性准零刚度隔振系统无法在更低频率、更大工作区间和更宽频率范围内实现隔振效果，无法在低频隔振的同时保证结构稳定性的问题，本发明提供的一种双几何非线性结构集成的低频准零刚度隔振器，以X型结构作为支撑主体保证了隔振器在工作过程中具有更好的承载能力和稳定性，引入水平弹簧(或两根斜弹簧)结构提供正刚度来消除结构中存在的负刚度，在工作过程中保证结构不会失稳破坏，同时拓宽了结构的准零刚度区间，可以在更低频率、更大工作区间和更宽频率范围内实现隔振效果，并在低频隔振的同时保证结构稳定性。

摘要： 本发明公开了一种具有几何非线性的超低频振动控制平台，包括平行四边形结构，弹性元件以及阻尼器，主要由上层、下层平板、杆、轴承、轴、弹性件和水平阻尼器组成。其中，由转动杆、轴承、轴组成平行四边形结构，该结构的水平运动，转动和垂直运动有一种非线性的几何关系，从而可以提供一种有放大能量损耗功能的非线性阻尼以及高静刚度低动刚度(高静低动)的非线性刚度；上层、下层平板可以有效的连接平行四边形结构使得整个装置能保持在垂直方向上的运动，并实现垂直方向的隔振效果；水平安装的阻尼器可进一步提供系统耗能，增强垂直方向的减振性能。