日字形薄壁杆件解析解与数值解对比分析

薄壁杆件横截面变形的翘曲效应显著,与实体杆件相比存在明显差异,用有限元软件进行结构分析时,选择合理的单元类型尤为重要。通过对单箱双室薄壁杆件,即日字形薄壁杆件进行分析,依据薄壁杆件经典理论得到日字形薄壁杆件的解析解。用有限元软件ANSYS采用不同的分析类型对其进行有限元数值计算,得到了日字形薄壁杆件不同的数值解。将解析解与数值解对比分析,得到误差成因与翘曲效应对薄壁杆件的影响。     

汽车车架设计计算的有限元法

本文用有限元法的原理,考虑到汽车车架是由“短”的薄壁杆件构成的空间板架受弯曲和扭转联合载荷的特点.在位移法基本方程中引入了薄壁杆件约束扭转双力矩和断面翘曲变形,得出了薄壁结构考虑约束扭转时位移法矩阵方程。并用TQ—16电子计算机自动化语言编制出全部求解通用程序。通过对CA—10B 等多种车架的计算实践和试验说明:本方法计算与试验的结果基本相符。本文附有QYYJ—1程序,是专门为边梁式汽车车架刚度和应力分析编写的通用程序,适用于各种结构的车架进行实际计算,也可用于其它薄壁板架结构。     

基于连续体退化组合壳单元的连续箱梁非线性分析

提出了一种用于预应力混凝土箱梁非线性分析的单元模型,此模型可以方便的模拟结构中存在的普通钢筋、预应力直线钢筋和预应力曲线钢筋。将分层壳单元和大变形杆单元相组合,编制了钢筋混凝土三维非线性分析有限元程序。非线性分析方面考虑了材料和几何非线性,采用TL列式描述几何非线性行为,材料非线性分析包括弹塑性变形、混凝土的开裂和压碎等等。本文提出的单元模型较好的解决了预应力混凝土箱梁分析时曲线配筋模拟的问题。最后给出了2个算例,计算结果与相关软件和试验数据吻合良好。     

具有诱导结构的汽车薄壁杆件的耐撞性研究

汽车薄壁杆件的诱导结构是应力中区，可以控制薄壁杆件变形和褶皱时峰值力。根据非线性有限元法的基本理论，运用非线性有限元软件ANSYS／LS－DYNA，对具有圆孔、方孔、V形凹槽和面内圆孔的诱导结构的薄壁杆件受轴向冲击载荷状态下的耐撞性能进行了数值模拟，并进行了以上各种结构的轴向碰撞试验，试验结果表明，数值模拟的结果是正确的。     

钢管混凝土空腹结构的双重非线性简化分析方法

采用考虑剪切变形的Timoshenko梁的刚度矩阵,用抗剪刚度和抗弯刚度之比来考虑剪切变形对抗弯刚度的影响,得出空腹结构连续化成一根杆件的刚度矩阵.在单元刚度计算时,弦杆(或柱肢)和腹杆均采用了有效轴压刚度,考虑了空腹结构组成杆件的初弯曲对整体结构稳定的影响.采用FORTRAN语言编制了程序.算例表明简化算法计算结果与传统杆系模型有限元方法计算结果吻合良好,用于钢管混凝土空腹结构的极限承载力分析,可大幅度减少单元数,从而简化计算,节省机时.探讨了相关屈曲和剪切变形对钢管混凝土空腹结构极限承载力的影响.研究结果表明,随着长细比的增大,剪切变形影响逐渐减小,随着弦杆与腹杆的面积比的增大,剪切变形影响增大.对于钢管混凝土格构柱,当λ1>λ(λ1为柱肢长细比;λ为柱整体长细比)时,发生柱肢局部屈曲失稳;当λ1<λ时,发生整体屈曲失稳;在λ1=λ及其附近时,柱肢与整体的相关屈曲最明显.     

采用折减刚度系数法计算简支体系地震中动态二阶效应

根据简支体系的受力特点,提出采用刚度折减法快速计算非线性动力分析中二阶效应的方法,通过解析法推导出考虑P-δ效应的Euler-Bernoulli梁刚度修正系数,且给出了Timoshenko梁的P-δ效应刚度修正系数。编制相应计算程序,将所得修正系数引入结构Pushover计算和直接积分的非线性动力时程计算,并将该法应用在实际桥梁抗震计算中。各种计算结果与采用增量迭代法的高精度实体单元结果进行了对比分析,结果表明,采折减刚度系数法能够有效、准确地计算结构动态二阶效应;Timoshenko理论中的二阶效应计算要比Euler-Bernoulli理论的更为准确;在地震作用下梁结构中二阶效应会被放大,必须考虑其对结构的影响。     

连续刚构桥双薄壁墩参数设计方法研究

根据主梁与桥墩共同变形协调条件，建立了墩顶荷载与双薄壁桥墩单墩内力之间的关系；应用非线性规划理论，考虑强度和稳定约束，建立了双薄壁墩的主要设计参数的罚函数，给出了连续刚均桥双薄壁墩参数方法，编制了设计计算程序，并进行了实例分析。     

钢管混凝土拱空间极限承载力高精度分析

采用考虑材料非线性的钢管混凝土拱空间极限承载力计算方法对1个X型双肋拱与1个平行双肋拱进行了空间极限承载力计算.在该方法中,对钢管混凝土拱结构采用纤维单元模型,该模型假定钢管与混凝土完全粘接,钢管对核心混凝土的套箍作用体现在以一维形式表达的核心混凝土的应力-应变关系曲线之中,针对材料非线性分析中单元内各点刚度参差不齐的特点,采用单元内设小元的方法(相当于子结构),编制了非线性有限元程序,在该程序中,计算模型完全是基于小元层次进行的,比如单元刚度矩阵由小元刚度矩阵凝聚而成,单元节点的残余力由小元节点的残余力构成,故只需改变单元内小元个数这1个参数就可实现对结构的重新划分且极大地降低了非线性方程组的阶数,非常方便且实用.在程序计算结果得到模型试验结果验证的基础上,还对不同的横撑根数对结构空间极限承载力的影响进行了分析.     

连跨悬索桥中间钢塔双重非线性极限承载力研究

以研究某悬索桥初步设计方案中间人字形钢桥塔在运营阶段的双重非线性极限承载力为目的,根据非线性有限元理论,阐述了同时考虑材料非线性和几何非线性的双重非线性薄壁箱形结构极限承载力的分析计算方法。根据边缘材料屈服和薄壁失稳出现的先后顺序,归纳了3种薄壁结构的塑性铰成因。采用通用有限元软件混合单元类型建立空间有限元模型,并根据其塑性铰成因归纳了桥塔达到极限承载力时的失效模式,以此对中间钢塔的运营安全性进行判断并提出相应的加强方案。     

钢管混凝土拱空间极限承载力高精度分析

采用考虑材料非线性的钢管混凝土拱空间极限承载力计算方法对1个X型双肋拱与1个平行双肋拱进行了空间极限承载力计算。在该方法中，对钢管混凝土拱结构采用纤维单元模型，该模型假定钢管与混凝土完全粘接，钢管对核心混凝土的套箍作用体现在以一维形式表达的核心混凝土的应力-应变关系曲线之中，针对材料非线性分析中单元内各点刚度参差不齐的特点，采用单元内设小元的方法(相当于子结构)，编制了非线性有限元程序，在该程序中，计算模型完全是基于小元层次进行的，比如单元刚度矩阵由小元刚度矩阵凝聚而成，单元节点的残余力由小元节点的残余力构成，故只需改变单元内小元个数这1个参数就可实现对结构的重新划分且极大地降低了非线性方程组的阶数，非常方便且实用。在程序计算结果得到模型试验结果验证的基础上，还对不同的横撑根数对结构空间极限承载力的影响进行了分析。     

斜拉-悬索协作体系桥结构计算程序编制及施工过程分析

根据协作体系的施工方法,同时考虑缆索自重垂度、大位移、初始内力和梁-柱效应等几何非线性的影响,编制了斜拉-悬索协作体系桥的非线性计算程序,并用实例验证了程序的可靠性。利用该程序计算、分析协作体系不同施工方法对成桥状态结构性能的影响,并对协作体系桥的施工提出建议。     

湛江海湾大桥侧风非线性分析

以湛江海湾大桥为工程背景,在综合考虑静风荷载非线性和结构几何非线性因素影响的基础上,计及风速沿桥梁结构高度的变化,编制了相应的静风非线性有限元计算程序,对其进行静风非线性稳定分析。并探讨了静风荷载非线性程度、风速空间分布非均匀性等因素对大跨度斜拉桥静风失稳临界速度的影响。     

桥梁基桩屈曲机理及其分析方法

讨论了基桩屈曲分析的现有方法,进而在分析基桩屈曲机理的基础上,将桩身视为考虑几何非线性的空间梁单元,利用更新的拉格朗日坐标体系建立有限元方程,并采用弧长控制法求解有限元非线性方程组,对基桩屈曲的几何非线性有限元分析进行了探讨.利用Matlab语言编制了相应的计算程序,以现场木桩压屈试验作为计算实例进行比较,计算表明,程序的计算结果吻合较好,可用于基桩屈曲的几何非线性分析.此外计算表明,地基系数对屈曲荷载的影响明显,随着地基系数的增大,基桩的屈曲荷载也随之增大.     

考虑风速空间非均匀分布的大跨度桥梁非线性空气静力分析

为了考察风速空间分布的不均匀性对大跨度桥梁空气静力行为的影响。采用风速的空间分布计算模型，考虑结构变形对静风菏载的非线性影响因素，提出了考虑风速空间非均匀分布的大跨度桥梁非线性空气静力分析方法，并编制了计算程序，结合江阴长江大桥进行了分析和研究，揭示了风速空间分布的束均匀性对大距度桥梁空气静力行为影响的程度和规律。     

中承式钢管混凝土拱桥空间弹塑性稳定性分析

基于U.L列式单元增量平衡方程,采用单元节点截面内力塑性系数法建立钢管混凝土空间梁单元弹塑性刚度矩阵,并编制了钢管混凝土拱桥空间稳定分析方法及设计程序,采用初始内力法考虑阶段间体系转换及弹性内力的传递,计算分析了益阳资江三桥主孔钢管拱桥施工阶段及成桥使用阶段空间稳定性,探讨了材料非线性以及桥面以上拱肋之间加设横向风撑对其稳定安全系数的影响。     

桥梁基桩屈曲机理及其分析方法

讨论了基桩屈曲分析的现有方法，进而在分析基桩屈曲机理的基础上，将桩身视为考虑几何非线性的空间梁单元，利用更新的拉格朗日坐标体系建立有限元方程，并采用弧长控制法求解有限元非线性方程组，对基桩屈曲的几何非线性有限元分析进行了探讨。利用Matlab语言编制了相应的计算程序，以现场木桩压屈试验作为计算实例进行比较，计算表明，程序的计算结果吻合较好，可用于基桩屈曲的几何非线性分析。此外计算表明，地基系数对屈曲荷载的影响明显，随着地基系数的增大，基桩的屈曲荷载也随之增大。     

大跨度连续刚构桥预应力混凝土箱形梁极限承载力分析

以虎跳门特大桥作为工程背景，采用梁段单元法建立了大跨度连续刚构桥预应力混凝土箱形梁极限承载力分析的数学模型，并推导出薄壁箱梁的Ｕ．Ｌ．列式增量平衡方程。在研究中，考虑了箱梁顶板、底板和腹板局部变形的影响及材料非线性和几何非线性。按形成矩阵的“对号入座”法则导引出非线性薄壁箱梁单元刚度特性矩阵。     

舟山松岙大桥双重非线性稳定分析

对舟山地区大跨径钢管混凝土拱桥——松岙大桥进行了稳定性分析.首先基于ANSYS软件二次开发功能编制了专业程序,建立杆系有限元模型进行了第一类稳定分析.随后考虑几何非线性的影响,得到各阶稳定系数.最后考虑拱肋初始挠度等缺陷的影响,并采用钢管混凝土组合材料的非线性本构关系,进行了双重非线性稳定分析.计算表明对大跨度拱桥结构...     

大跨径板桁结合主梁斜拉桥几何非线性分析

提出一种板桁组合结构有限段单元，建立了考虑桥面板局部变形和桁架杆件次应力影响的大跨径板桁结合主梁斜拉桥几何非线性分析模型。该模型自由度少，计算方便，而考虑的因素更为全面，数值算例证明了模型的有效性，可为大跨径板桁结合主梁斜拉桥局部与整体相关屈曲极限承载力的分析提供参考。     

自锚式吊拉组合桥主缆成桥线形计算及程序开发

采用数值解析法,给出了自锚式吊拉组合体系桥成桥主缆线形的计算原理和步骤,推导了索力调整的影响矩阵,给出了确定索鞍位置的精确方法.编制了主缆线形计算程序,该程序可以精确考虑主缆由各种因素引起的几何非线性.通过算例验证表明该程序具有收敛速度快、计算精度高等特点.