基于ANSYS的钢结构构件优化设计

在土木建筑大兴发展的今天,钢结构的使用使得建筑独具一格,但是钢材的造价较高,通过ANSYS我们可以对钢结构构件进行截面的优化,建立了预设的构件尺寸,通过Microsoft Excel工作表改变截面的尺寸,建立ANSYS网格模型。并以现有的构件截面尺寸试验数据为样本,通过对构件施加不同的固定约束形式（点约束、线约束、面约束）,用ANSYS模型计算出该构件的应力值。对不同的约束形式实验数据和实际计算值进行了分析对比,结果表明,模拟值与计算值吻合良好,精度较高。该方法可作为实际结构设计的一种辅助手段对钢结构构件进行截面优化设计。     

基于直接约束法的预应力构件张拉全过程分析方法

为准确模拟预应力构件张拉过程中预应力筋与混凝土之间的相互作用,引入一种基于直接约束法的张拉全过程分析方法。该方法运用MSC.MARC软件建立预应力构件模型,混凝土和预应力筋采用三维实体单元模拟,定义库仑双线性模型为混凝土和预应力筋之间的摩擦本构关系,利用直接约束法描述接触关系,进行预应力张拉全过程分析。采用该方法对2个预应力构件模型进行预应力构件张拉全过程分析,将模拟计算值、试验实测值和按设计规范计算的理论值进行对比,结果表明该方法模拟的有效预应力值与实测值、理论值吻合较好,验证了该方法的准确性。     

钢管混凝土轴压构件承载力试验研究

结合钢管混凝土柱的轴压试验、ANSYS有限元计算以及已有的规范理论对钢管混凝土构件在轴压状态下的极限承载能力进行了分析,有限元计算结果和规范理论值吻合较好。     

型钢混凝土柱承压性能非线性有限元分析

从型钢混凝土本构关系入手引入接触面黏结滑移机制,讨论了在ANSYS模型中引入接触面黏结滑移机制模拟型钢混凝土柱的基本理论和具体方法.通过有限元模拟结果与已有文献实验结果的对比分析,验证了所采用的ANSYS模型模拟型钢混凝土柱进行承压性能分析的可靠性和准确性.对影响型钢混凝土柱承压性能的3个因素(配筋率、混凝土强度、含钢率)进行了有限元模拟分析,得出了各因素对刚度、延性和承载力3个方面的影响规律.研究表明:混凝土强度变化对构件刚度有所影响;在一定范围内,含钢率的增加可以有效提高构件的承载力;混凝土强度和配筋率的提高对改善构件延性有利.     

基于ANSYS的某在役悬索桥砼主塔结构性能分析

采用MIDAS/Civil建立悬索桥运营期空间分析模型,通过分析确定该桥塔顶荷载与位移;利用ANSYS建立该桥砼索塔实体有限元模型,对索塔进行恒载、活载及温度工况下应力验算,通过索塔应力路径和主应力分析,确定索塔各荷载工况下结构性能和出现裂缝的原因。结果表明,在相同温差条件下,沿塔高方向,索塔侧面下部(下横梁附近)的第一主应力略高于上部第一主应力,即同一工况下索塔侧面下部产生裂缝的概率及裂缝大小高于上部;内外温差对结构影响很大,特别是温度内高外低时会在结构外表面产生较大拉应力。     

不同桥墩形式对连续刚构桥抗震性能影响

采用大型通用有限元程序ANSYS对大跨度连续刚构桥进行三维地震动态时程分析,分析比较不同桥墩结构形式对连续刚构桥抗震性能的影响。分析结果表明:与采用双肢薄壁实心墩的刚构桥相比,采用双肢薄壁空心墩的刚构桥其位移反应更大,各构件轴力以及面内弯矩减小,而各构件的面外弯矩均增大。     

尖点突变模型在FRP加固SRHC柱轴压比限值中的应用

为了研究FRP(纤维增强复合材料)约束钢骨高强混凝土(SRHC)柱的轴压比限值以及对其有影响的参数,文章利用突变理论的特性和优点,对FRP约束SRHC柱的含钢率和轴压比限值的关系进行分析论证,建立了一个考虑含钢率、轴压比限值和构件性质的尖点突变模型,通过已有试验数据确定参数α、β、γ的值以及含钢率系数k值。根据已有试验数据计算出的F值与理论值比较接近。计算结果表明,以尖点突变模型拟合ρ-n-R之间的关系与实际吻合良好,可对FRP包裹SRHC柱的轴压比限值进行初步预测。     

加劲型矩形钢管混凝土的轴压承载力对比分析

为了对比分析PBL加劲肋与其他加劲措施对构件承载力的影响,广泛收集了国内外设直肋、约束拉杆、隅撑、钢筋笼、钢筯加劲肋、锯齿形加劲肋、拼接直肋、拼接斜肋及无肋矩形钢管混凝土的构造形式及承载力试验结果,引入了承载力提高系数评价各加劲形式的承载力水平。结果表明:设PBL加劲肋和约束拉杆矩形钢管混凝土承载力能够提高构件极限承载力20%以上;PBL加劲肋兼有力学性能优越和施工简便的双重特点。     

路基刚度对复合式路面结构内力影响分析

为了考查以路基顶面的当量回弹模量为表征的路基刚度对旧水泥混凝土加铺沥青层结构内力的影响规律,以徐州G104实体改造工程为分析对象,利用通用有限元分析软件ANSYS进行了计算。结果表明:加铺层内最大剪应力、加铺层底最大主应力及等效应力、混凝土板最大主应力和板边平均弯沉值随基础模量的增加显著减小,其中板边平均弯沉值减小幅度高达68%。     

基于有限混合单元法的受弯构件剪力滞效应研究北大核心

为研究对称荷载下受弯构件的剪力滞效应,以某(40+90+70+300+20)m独塔自锚式悬索桥为研究对象,采用ANSYS 11.0建立全桥空间有限元模型(主跨300m钢箱梁用板壳单元模拟,其余部分用杆系单元模拟),采用TDV/RM 9.1建立全桥空间有限元杆系模型,运用有限混合单元法进行剪力滞系数和有效分布宽度计算,并与欧洲、日本规范有效分布宽度的计算值进行比较。结果表明:支点截面的正应力沿着梁宽方向变化较为剧烈,其它截面的正应力变化较为平缓,越接近支点的截面剪力滞效应越明显;受弯构件支点截面与跨中截面的有效分布宽度可通过采用该方法的计算值内插求得;欧洲、日本规范受弯构件的有效分布宽度计算值较有限元计算值偏大,且未能考虑复杂受力情况下的精确计算。     

非均质沥青混合料劈裂试验应力分布规律研究

为量化研究沥青混合料受荷载时应力分布规律,借助有限元法建立二维非均质沥青混合料劈裂试验模型,赋予非均质模型材料属性,模拟劈裂试验的受力状态。为测定模型内部应力值,布置沿模型圆心水平方向位置上的5条应力测定线,准确得到各测点的应力值,分析各测线上最大主应力的变化规律,研究沥青混合料劈裂试验后的损伤规律。结果表明:圆心区域的应力值大于周边区域,圆心区域应力值使得该区域沥青混合料受拉开裂,裂纹向外延伸,该情形符合实际劈裂试验的破坏形式;并且在圆心水平方向的上下两部分模型区域应力值对称分布。     

基于有限混合单元法的受弯构件剪力滞效应研究

为研究对称荷载下受弯构件的剪力滞效应,以某(40+90+70+300+20)m独塔自锚式悬索桥为研究对象,采用ANSYS 11.0建立全桥空间有限元模型(主跨300m钢箱梁用板壳单元模拟,其余部分用杆系单元模拟),采用TDV/RM 9.1建立全桥空间有限元杆系模型,运用有限混合单元法进行剪力滞系数和有效分布宽度计算,并与欧洲、日本规范有效分布宽度的计算值进行比较。结果表明:支点截面的正应力沿着梁宽方向变化较为剧烈,其它截面的正应力变化较为平缓,越接近支点的截面剪力滞效应越明显;受弯构件支点截面与跨中截面的有效分布宽度可通过采用该方法的计算值内插求得;欧洲、日本规范受弯构件的有效分布宽度计算值较有限元计算值偏大,且未能考虑复杂受力情况下的精确计算。     

钢箱-混凝土组合构件约束混凝土本构关系

为计算和分析一种新型的钢-混凝土组合结构——钢箱-混凝土组合构件,研究钢箱-混凝土组合构件中钢箱与钢筋共同约束下的混凝土本构关系模型,进行了一组钢箱-混凝土组合压弯构件试验,分析了在不对称约束条件下各部分混凝土的约束效应,根据各部分约束效应,将混凝土分成了强约束区、弱约束区及无约束区。对约束混凝土采用非均匀材料的直接均匀化理论,提出了析钢箱-混凝土组合构件中约束混凝土的匀质化材料本构模型,使用试验实测数据确定了本构模型中的参数。采用该本构模型的纤维模型法全过程分析结果表明,应用该本构关系计算所得的M-N曲线及荷载-应变曲线的分析结果与试验实测结果吻合良好。     

钢管初应力及混凝土自应力对钢管混凝土构件承载力影响分析

通过在钢管上施加均布面荷载和对混凝土施加温度荷载分别模拟钢管初应力和混凝土自应力,利用ANSYS有限元程序建立钢管混凝土构件实体模型,分析钢管初应力和混凝土自应力对钢管混凝土构件承载力影响规律,在此基础上拟合钢管混凝土构件承载力计算公式,相对于数值结果而言,该拟合计算公式具有较高的精度。     

离心钢管混凝土扭转性能有限元分析方法研究

通过采用ANSYS中摩擦接触中的面-面接触单元对离心钢管混凝土构件进行数值模拟。分析中考虑了材料非线性和接触非线性,研究不同的参数取值对构件扭转性能的影响,得到最佳的参数取值。通过试算得到的接触参数,对离心钢管混凝土构件进行数值分析,得到构件的抗扭承载力,并与试验进行了对比,结果较吻合。     

基于灰色系统理论的钢桁拱桥施工控制研究

为保证钢桁拱桥施工过程中的应力和线形满足要求,依托三岸邕江特大桥[(132+276+132)m下承式连续钢桁拱桥]施工监控工程,基于灰色系统理论,采用有限元软件ANSYS建立主桥有限元模型,通过有限元理论分析和现场测试的方法对该桥施工阶段的线形和应力的理论值和实测值进行分析,并与灰色系统预测值进行对比。结果表明:施工过程中线形和应力的理论值、实测值和灰色系统预测值均吻合较好;铺装前各点标高的理论值和实测值较接近,铺装前各节点左、右桁标高偏差的最大值为20mm,左、右桁桥面标高与理论计算值最大偏差为-23mm,平均偏差18mm;合龙线形和应力均满足要求。利用灰色系统理论进行施工阶段的线形和应力研究时,建议对其变化趋势和耦合度进行判别。     

软硬互层地铁区间矿山法施工爆破影响范围研究

以福州地铁1号线上达区间为工程背景,运用ANSYS有限元软件对矿山法施工的爆破影响进行了动态模拟。提出3种开挖面至软硬互层交界面距离分别为7,11,15 m时的3种工况,结合隧道的实际断面形式建立计算模型,重点研究爆破开挖对不同工况周围地层位移、主应力以及振速的影响,并提出合理的施工方案。结果表明:采用矿山法开挖至软硬互层交界面距离大于11 m时是安全的,基于此进行爆破施工范围优化,可减少后续盾构掘进难度。     

弹性支承法在新型装配式管通设计中的合理取值分析

文章依托于徐明高速公路新型装配式管型通道科研课题,针对结构设计中地层弹性反力系数K合理取值专题,系统阐述了通道边界条件的产生机理及边界约束随结构变形的变化趋势,并利用开发的"四构件装配式管型通道设计系统"有限元程序计算和模拟了不同边界约束对结构的影响规律,分析结果可以为包括管通在内的各型通道设计参数K值提供依据,并可应用于实际工程设计。     

大偏心受压荷载下碳纤维布约束混凝土构件长期挠度研究

当前我国已进入工程结构的新建与加固维修并举时期，对于加固结构的长期性能研究已得到广泛地关注与重视。以碳纤维布约束钢筋混凝土构件为研究对象，考虑碳纤维布全包裹的情况，对大偏心受压下约束钢筋混凝土构件进行了受力特性分析，结合混凝土徐变理论及弹性力学分析方法，考虑混凝土截面依时性应力重分布的特点，并引入混凝土与碳纤维材料结合力参数，推导建立了碳纤维布约束钢筋混凝土大偏心受压构件的徐变计算公式。在此基础上，结合碳纤维布约束混凝土构件的刚度变化规律，提出了约束混凝土构件的长期挠度计算公式。通过与试验数据对比表明，该计算公式计算结果与试验值符合较好，可为相应工程结构构件设计与维护提供参考。     

体外预应力T梁转向块合理构造形式与配筋

利用ANSYS对醴潭(醴陵-湘潭)高速公路白马垄桥体外预应力T梁现有转向块进行了空间弹性应力分析,继而进行拓扑优化,得出转向块合理的构造形式,并结合主应力迹线和拓扑优化结构图对转向块进行了拉压杆模型法配筋设计.