结构力流分析与传力效率评价方法研究

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1、硕士学位论文结构力流分析与传力效率评价方法研究RESEARCHONSTRUCTURALFORCEFLOWANALYSISANDFORCETRANSMISSIONPERFORMANCEEVALUATION薛龙瑞哈尔滨工业大学2017年12月国内图书分类号：TU31学校代码：10213国际图书分类号：624密级：公开工学硕士学位论文结构力流分析与传力效率评价方法研究硕士研究生：薛龙瑞导师：武岳教授申请学位：工学硕士学科：土木工程所在单位：土木工程学院答辩日期：2017年12月授予学位单位：哈尔滨工业大学哈尔滨工业大学工学硕士学位论文ClassifiedIndex:TU31U

2、.D.C:624DissertationfortheMasterDegreeinEngineeringRESEARCHONSTRUCTURALFORCEFLOWANALYSISANDFORCETRANSMISSIONPERFORMANCEEVALUATIONCandidate：XueLongruiSupervisor：Prof.WuYueAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpeciality：CivilEngineeringAffiliation：SchoolofCivilEngineeringDateofDefen

3、ce：December,2017Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学工学硕士学位论文摘要结构的本质是将荷载从作用端传递到支座。目前常用的有限元分析法关注结构离散点的应力和应变，无法反映结构内的在工作机制。而力流可以直观的描绘出荷载在结构内转移和分配的过程，反映结构的工作效率，指导结构设计和优化。尽管如此，目前国内外关于力流的研究还很少，人们对于力流的认识还大多停留在概念层面上。基于以上背景，本文的研究目标是，对现有的力流分析方法进行改进，使之更适于实际工程应用；提出基于力流概念的

4、结构传力效率评价指标，从而为定量评价结构传力效率、优化结构工作性能奠定基础。论文主要开展以下几方面的内容：（1）提出了连续体结构的力流分析方法和传力效率评价方法。通过对现有的几种力流分析方法的特点进行比较分析，确定以传力路径法作为本文力流分析的基本方法；对传力路径法进行改进，解决了原方法需将外力分解在正交方向分别绘制力流的问题，实现了平面连续体结构的力流分析；考虑到薄壳结构的受力特点，引入应变能比反映薄壳单元控制内力的形式，结合应变能比与传力路径获得了薄壳结构的力流；在此基础上，提出了基于结构最短传力路径与实际传力路径比概念的结构传力效率评价指标，并通过算例验证了指标的

5、准确性。（2）提出了杆系结构的力流分析方法和传力效率评价方法。根据单元受力特点分为桁架结构与刚架结构。对于桁架结构引入应力比的概念，将杆件分为主要构件与次要构件，通过绘制主要构件的轴力实现了桁架结构的力流分析。对于刚架结构，忽略扭矩和剪力的影响，利用应变能等效的原则将