船体梁总纵极限强度的简化计算与参数分析

基于Rahman算法，得到船体梁或箱型梁截面加筋板单元的应力应变关系曲线，根据渐进崩溃破坏法，求得船体梁的极限弯距．编写了FORTRAN90计算程序，并对Nishlhara模型进行数值分析，分别得到屈服应力和板厚对加筋板单元极限强度以及整个模型截面极限弯矩的影响曲线，然后对某大型散货船进行极限承载能力计算。结果表明文中开发的计算程序是正确可靠的。     

磁浮道岔梁自振特性及瞬态响应分析

建立了磁浮道岔五跨钢结构连续梁的梁单元和板单元有限元模型,分析了道岔梁的自振特性,计算了磁浮道岔梁的瞬态响应。模态分析表明道岔梁板单元模型的前5阶扭转频率在14．2Hz至16．1Hz之间,与其现场实测值14．9Hz极为接近,道岔梁梁单元模型的扭转频率计算值明显高于实测值,道岔梁板单元模型能更为准确的反映其振动特性。瞬态响应分析表明磁浮车辆通过时道岔梁第三跨跨中挠度最大,车速240km／h时其最大值约为1．29mm。     

FRP筋混凝土连续梁的抗弯性能

用纤维增强聚合物(FRP)制成板或棒作为加筋材料制成FRP筋混凝土梁,引起了土木工程师的特别关注。FRP材料强度高、重量轻、耐腐蚀、易操作。FRP棒蓄取代钢筋之势,将引起一场加筋材料的革命。     

轴向循环载荷下扁钢加筋板极限强度研究

为分析带板厚度、加强筋尺寸及循环加载模式对扁钢加筋板极限强度的影响,采用有限元软件ABAQUS,基于初始变形、焊接残余应力和鲍辛格效应,针对不同带板厚度和加强筋尺寸的扁钢加筋板开展了3种轴向循环载荷模式下的极限强度数值模拟。研究结果表明：当扁钢加筋板的带板厚度相同时,经循环载荷后,加筋板的极限强度随加强筋尺寸的增加而下降,其下降程度减缓;当加强筋尺寸相同时,经循环载荷后,加筋板的极限强度随带板厚度的增加而下降,其下降程度加剧;当循环载荷的幅值由大到小时,扁钢加筋板的极限强度下降程度最大;在等幅循环载荷时,扁钢加筋板循环后的极限强度下降程度最小。     

双向正交密加筋板的极限强度研究

基于正交异性板理论,将双向正交密加筋板进行构造正交异性和物理正交异性的等效转换.采用数值分析方法,对一系列单轴受压的双向正交密加筋板进行了有限元非线性计算.基于有限元数值计算结果和正交异性板理论,提出了双向正交密加筋板的极限强度预报公式.比较结果表明,提出的公式更为简便、合理,可以准确对双向正交密加筋板的极限强度进行预报.     

复合材料帽型骨材强度及刚度影响因素研究

采用有限元方法,分别建立不同芯材、不同骨架间距、不同剖面形状,以及剖面顶角的复合材料帽型骨材加筋板模型,探讨影响复合材料帽型骨材强度、刚度的因素.通过分析芯材的影响,为复合材料船舶有限元模型简化提供了依据.综合考虑复合材料帽型骨材加筋板强度和刚度和船舶制造成本,舷侧板的最优骨架间距范围是400~500mm.在面板宽度和腹板高度一定的情况下,梯形截面的帽型骨材结构优于矩形截面,帽形骨材的最佳剖面形状为顶角为120°的等腰梯形.     

用有限条带构造带旋转自由度的矩形膜元

根据有限条带思想构造了带旋转自由度的平面矩形膜元,此种单元可与矩形板弯曲单元耦合成平板壳单元,也可单独作为平面应力-应变问题分析单元;单元周边纵向采用线性位移模式和横向采用三次Hermite位移模式,与普通梁单元一致,因此可与梁单元耦合和叠加.为检验单元性能,对悬臂梁端受集中荷载、方板纯弯曲、悬臂梁端受剪切荷载三种问题进行了数值分析与比较,结果表明此单元具有良好的精度和可靠的收敛性.     

铁路桥墩横桥向地震反应分析模型对比分析

常见铁路桥墩的横桥向截面尺寸与墩高相差较小,而顺桥向相差较大,不能较好地符合梁单元的受力特征.为研究铁路桥墩横桥向地震反应,设计了一种新型的重力式桥墩模拟方法,考查常规梁单元及板单元模拟铁路桥墩的精度.基于某铁路简支梁桥,分别采用多垂直杆元模型与梁、板单元进行重力式桥墩模拟,建立四种有限元模型,进行地震反应分析及结果比较.结果表明:欧拉梁和铁木辛柯梁及板单元模型的墩底内力及墩顶位移均小于多垂直杆元模型,建议重要结构的铁路桥墩按多垂直杆元模型进行地震反应分析;欧拉梁和铁木辛柯梁及板单元模型的墩底内力与多垂直杆元模型相差在5%以内,三种模型计算的桥墩内力具有工程可接受的精度,但墩顶位移误差超过5%,设计时需要考虑;板单元模型与多垂直杆元模型的吻合程度好于欧拉梁模型,而欧拉梁模型好于铁木辛柯梁模型.研究结论可供铁路工程抗震设计规范修订时参考.     

四肢格构型钢管混凝土截面计算模式研究

四肢格构型截面是大跨度钢管混凝土拱桥常用的截面型式,在具体构造上有缀板式和缀条式2种。着重研究了缀板式格构型截面的计算模式,提出板单元法和空间梁单元法2种计算模式,推导了板单元等效厚度计算公式,并介绍了空间梁单元法的建模要点。最后通过一个工程实例分析,表明2种计算模式都能满足工程计算精度要求,在具体应用上板单元法更为方便。     

钢-混凝土组合箱梁桥异型岔口正弯矩区受力性能分析

为了研究异型梁的受力和承载性能,通过有限元程序ANSYS建立板壳单元三维空间模型,对北京南站高架桥某联正弯矩区组合箱梁异型岔口进行分析,重点分析岔口处钢箱-混凝土结合梁受力性能,即钢箱梁在各种荷载工况下的应力和变形特征,弯扭耦合作用下异形岔口的受力,活载偏载作用下支座反力。最后对钢梁腹板厚度、弯扭刚度比及横隔板进行了参数分析,明确了其对异形梁受力性能的影响。     

桃花峪黄河大桥钢箱梁顶推施工钢导梁设计

介绍了武西高速公路桃花峪黄河大桥顶推施工钢导梁的设计。经比选采用工字型变截面实腹式钢板梁及钢管桁架联接系连接的结构形式。通过建立 Midas 模型进行钢导梁截面设计,导梁分段间采用栓焊结合方式连接,为便于钢导梁前端上墩,将导梁前端设置成象鼻形。     

有限元分析中三维体元和梁元的非节点连接

在对三维体元任一点移动和转动分析的基础上,导出了体元和梁元恰当连接应满足的多点约束方程,通过直接代入梁元的单元分析进行自由度替换实现了体梁的良好连接.本文方法对体元和梁元的连接形式具有较强的适应能力,应用方便,算例表明具有较高的数值精度.     

Development of the large increment method in analysis for thin and moderately thick plates

Many displacement-based quadrilateral plate elements based on Mindlin-Reissner plate theory have been proposed to analyze the thin and moderately thick plate problems. However, numerical inaccuracies of some elements appear since the presence of shear locking and spurious zero energy modes for thin plate problems. To overcome these shortcomings, we employ the large increment method （LIM） for the analyses of the plate bending problems, and propose a force-based 8-node quadrilateral plate （8NQP） element which is based on Mindlin- Reissner plate theory and has no extra spurious zero energy mode. Several benchmark plate bending problems are presented to illustrate the accuracy and convergence of the plate element by comparing with the analytical solutions and displacement-based plate elements. The results show that the 8-node plate element produces fast convergence and accurate stress distributions in both the moderately thick and thin plate bending problems. The plate element is insensitive to mesh distortion and it can avoid the shear locking for thin plate analysis.     

CRTSⅡ型板式无砟轨道轨道板力学性能试验研究

通过七块CRTSⅡ型无砟轨道轨道板的静载和疲劳试验,发现轨道板在开裂前基本处于弹性状态,其控制截面实测应变值与实体单元、板单元有限元模型的理论计算结果较为吻合,而与初等梁理论的计算结果在轨下截面偏差较大;轨道板的静力强度均满足规范要求,但疲劳强度需进一步加强,施工过程中应加强对预应力工序的控制。     

板梁偏心连接结构有限元分析

为了合理处理列车车体结构分析中典型的板梁偏心连接问题,分别基于罚单元法和La-grange乘子法构造了板梁组合结构模型,将组合结构中相关节点对之间通过偏心关系建立的约束方程引入到平衡方程中,解决了梁单元因偏心连接而对组合结构总体刚度矩阵的贡献问题,并编制了求解板梁组合结构静强度计算问题的有限元程序。实例计算表明不但两种计算方法的计算结果吻合,而且其计算结果均与有限元分析软件ANSYS 9.0计算结果接近,位移误差在1%以内,应力误差在2%以内,分析表明二者均是处理板梁偏心连接组合结构的有效方法。     

解析型Timoshenko梁有限单元

为提高深梁结构内力及变形的计算精度和效率,以Timoshenko梁理论为基础,建立了深梁位移控制方程,进而构造了深梁挠度、截面弯曲转角和剪切角的解析位移形函数. 采用势能原理建立了深梁的势能泛函,利用势能变分原理得到了解析型单元列式,进而给出了解析型单元总刚度矩阵,将其与理论解、插值多项式深梁单元进行对比分析. 结果表明:构造的解析型单元只需划分为一个单元即可保证计算的深梁挠度和转角与理论解一致,采用插值多项式单元确定的挠度和转角与理论解的相对误差最大可达到19.785%. 同时,为验证剪切变形对深梁位移影响,将构造的单元与Euler梁单元的计算结果进行对比. 对比表明:对于承受均布荷载作用的悬臂梁,基于Euler梁计算的位移与基于Timoshenko梁理论构造的解析型单元计算的位移偏差可达到50%;对于承受端部集中弯矩作用的简支梁,基于Euler梁计算的位移与基于Timoshenko梁理论构造的解析型单元计算的位移偏差可达到10.769%. 本文构造的单元满足了高精度、高效率的要求;该解析型梁单元可适用于浅梁分析,且不存在剪切闭锁的问题.      

Semirigid analysis of extended end plate connections based on correlation and sensitivity

Traditionally, semi-rigid analysis of extended end plate connections is assumed to be deterministic parameters. Most of the moment-rotation models of the joint are determined by curve-fitting and statistically regressed with the test data. Parameters of these models have little physical meaning, and the effect of correlations in the parameters is neglected. This paper deals with a semi-rigid joint of extended end plate connections based on correlation and sensitivity analysis. A numerical study was carried out and the finite element analysis was validated compared with the experimental results. The relative moment-rotation model was concluded based on correlations in parameters and probabilistic sentivity analysis. The relationship between height and width of steel beam was partial correlation. The relationship between thickness of steel beam flange and thickness of steel beam web was also partial correlation. Height and width of steel beam, and distance of upper bolts to axle wire of steel beam section were important sensitive parameters for the extended end plate connections.