基于有限曲条-柔度理论薄壁弯箱梁结构力学分析

文章应用有限曲条-柔度理论对带隔板连续薄壁弯箱梁结构进行力学分析。引入Novozhilov理论,推导了简支有限曲条元刚度矩阵,利用谐函数正交性解决了刚度矩阵元素耦合问题,并联合运用ξ坐标法和Gauss求积法解决了刚度矩阵元素求积问题。研究了内部横隔板和外部支座赘余力问题,应用柔度理论推导了赘余力凝聚矩阵,解决了带隔板连续薄壁弯箱梁结构内外部超静定问题。推导带隔板连续弯箱曲条元整体平衡方程后,给出了求解位移场和应力场的具体计算步骤,编制了相应的计算程序。通过典型算例分析可知,对于带隔板连续薄壁弯箱梁结构,有限曲条-柔度理论是一种较为高效的计算方法,所需单元少且计算过程快速、稳定收敛;对于内部超静定结构,用文章推导的柔度理论求解是适合的。     

曲箱梁桥考虑翘曲和剪滞效应的弯扭耦合变形分析

在分析曲箱梁桥弯扭耦合变形时考虑了翘曲和剪滞效应。通过对普通曲梁增加节点位移未知量，在流动的圆柱极坐标系下，导出了平面曲线薄壁箱梁的单元刚度矩阵。给出了算例。     

含柔性接头的车身薄壁梁骨架结构概念设计方法研究

为了缩短车身结构设计周期,提高薄壁梁骨架模型的建模效率和求解精度,提出了含柔性接头的车身薄壁梁骨架结构概念设计方法。首先,通过详细有限元模型求解接头各分支不同方向的弯曲刚度;然后,将刚度特性赋给弹簧单元模拟梁单元连接位置的柔度;最后,开发相应的建模与分析软件。通过比较详细模型与梁骨架模型的弯扭刚度和自由模态,验证了含有柔性接头的梁骨架模型的有效性,该模型的应用可提高车身结构的正向设计效率。     

非线性薄壁杆件稳定有限元法程序编制及在工程中应用

1 前言 工程结构的稳定性分析是一个重要问题。对于钢结构而言,采用薄壁杆件考虑翘曲的影响是必要的。本程序是针对杆系结构分析而编制的,包括了桁架单元、梁单元和薄壁杆件单元,其中薄壁杆件单元按14个自由度计算。程序中可以进行线性、非线性的静力分析和动力分析。单元刚度矩阵可以考虑内力的非线性影响,开口、闭口薄壁杆件采用课题组自行推导的非线性公式编制。该程序应用于卢浦大桥以及黑龙江200m跨的拱桥的计算分析,取得了很好的成果。     

斜拉桥在列车通过时横向动力响应的分析方法

以横摆和摇头为2个独立的自由度,建立列车轮对的振动微分方程。利用结构分析有限元法,推导非对称箱形截面梁单元的横向弯扭耦合刚度矩阵。讨论车桥系统横向振动微分方程及其求解方法。实例分析结果揭示了桥梁横向动力响应的规律,所讨论的分析方法可以有效地处理约束扭转及偏载问题。     

基于Novozhilov理论的弯箱梁桥分析

基于Novozhilov理论,对弯箱梁桥结构进行了力学分析。首先引入Novozhilov理论,推导了有限曲条应变矩阵和条元刚度矩阵,利用谐函数正交性解决了刚度矩阵元素耦合问题,并利用坐标解决了条元刚度矩阵元素数值积分问题,接着推导了曲条单元平衡方程和弯曲箱梁整体平衡方程,给出了求解广义应力的具体计算步骤。对一典型实例,通过选取不同的级数项数及作用不同的节线荷载等,得出了若干有关应用Novozhilov理论进行弯箱梁桥分析的重要结论和规律。研究表明,有限曲条法是分析弯箱梁桥的有效计算方法。     

薄壁曲线箱梁自由振动的有限段法

该文以薄壁曲杆理论和有限元法为基础,提出了薄壁曲线箱梁自由振动特性分析的有限段法。取曲线箱梁微分方程的齐次解为位移模式,通过Hamilton原理,推导出梁段单元的自由振动方程,得到了单元刚度矩阵和单元质量矩阵。通过矩阵组合,将曲线箱梁自振频率问题转化为广义特征值问题进行求解。文中给出了算例,并与理论解作了比较,证明该方法的正确性。在此基础上,讨论了曲率半径对于几种常用边界条件(简支、悬臂、连续)曲线箱梁自振频率的影响,得到了一些规律性的结论。     

小半径连续叠合钢箱梁弯桥设计及其受力性能浅析

以某工程立交D、F匝道小半径连续钢箱梁弯桥为例,该桥平面为不规则曲线,介绍其构造特点及空间计算分析方法,采用梁单元及空间板壳单元建模对支反力及强度、刚度等计算并对比分析,供同类桥梁设计参考。     

车身薄壁梁结构刚度特性的仿真研究

将车身薄壁梁截面参数对其弯曲刚度和扭转刚度的影响进行定量分析和性能优化意义重大.以车身薄壁梁的刚度质量系数SME作为评价指标,通过对典型闭口和开口截面梁的分析,得到了薄壁梁截面参数与SME的解析表达式.利用HyperMesh软件进行有限元仿真计算,对定量化表述的理论公式进行了验证,并提出基于刚度特性优化的薄壁梁截面设计...     

刚接曲线梁桥荷载横向分布的计算模型

借助于附加的水平刚臂单元，对曲线梁的弯一扭耦合效应进行了分离。这样，才有可能分别导出两类弹簧支承(竖向的和扭转的)的刚度计算公式。在此基础上．建立了能够应用电算程序来分析曲线梁桥荷载横向分布的计算模型。通过实例验证了该模型的正确性．并且这种方法可以大大地简化计算过程。     

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。     

考虑空间效应的钢-混凝土组合梁单元研究

为了计算钢-混凝土组合梁空间受力时的剪力滞效应和扭转翘曲变形,以最小势能原理为基础,根据Vlasov薄壁梁理论并考虑组合梁混凝土翼板宽厚的特点,提出了一种用于组合梁空间分析的梁段单元,并推导了单元刚度矩阵、等效节点荷载列阵,该单元具有2个节点共16个自由度,能考虑拉压、弯曲、扭转、翘曲和剪力滞效应.计算结果表明:相对于普通的有限元分析方法,运用该单元进行结构分析具有计算精度高、计算量小的优点.     

双肢薄壁墩连续刚构桥平衡悬臂施工阶段的抖振时域分析

根据双肢薄壁墩悬臂结构的形式以及自然风场的相关特性,对其三维脉动风场进行简化,基于Shinozuka's谐波合成法,模拟主梁及墩的脉动风场.通过对准定常气动模型进行双变量泰勒展开,引入空间梁单元的位移插值函数导出自激力的单元气动刚度矩阵和气动阻尼矩阵,采用ANSYS中自定义单元Matrix27来模拟结构受到的自激气动力,静风力和抖振力可以直接在AN-SYS中以荷载的形式输入,提出了一套在ANSYS中实现双肢薄壁墩连续刚构桥平衡悬臂施工阶段的抖振时域分析方法.对算例的计算分析显示:该方法计算结果与频域法结果基本一致,表明该方法的正确性和实用性;双肢薄壁墩悬臂结构的动力影响很明显.     

组合薄壁高墩空间稳定性分析

介绍一种适合大跨高墩刚构桥的组合薄壁墩,综合比较分析了针对这种弯、剪和轴向受力均十分突出的薄壁钢筋混凝土墩柱的建模方法,包括ANSYS中常用的模拟钢筋混凝土结构的REIN单元及其嵌入式建模方法,OPENSEES中常规的纤维截面单元及其建模方法以及基于OPENSEES改进的纤维截面组合式建模方法。并采用这些方法对悬臂施工过程中结构非线性稳定问题进行了初步分析。     

薄壁箱梁剪力滞效应分析的组合单元法

针对薄壁箱梁剪力滞效应有限元计算单元自由度多,计算工作量大的的问题,提出一种考虑剪力滞效应的组合单元法.顶板采用平面板单元模拟,轴向位移插值函数取3次多项式;腹板及底板采用梁单元分析.为减少有限元分析的单元自由度数目,取顶板单元的节点位移参数为基本位移参数,腹板与底板的位移模式由顶板与腹板及腹板与底板的变形协调关系得到,最后通过变分原理得到组合单元的刚度矩阵.以一座实桥为工程背景,通过与有限元程序计算结果对比,得出此方法的计算精度较高,计算效率亦比较高.     

循环荷载下压弯钢构件弹塑性弯扭屈曲的有限单元法

根据板壳非线性有限元基本理论，提出了压弯钢构件在循环荷载作用下弹塑性弯扭曲分析的有限单元法，并编制了计算程序，通过将计算结果和其他分析比较，对本文的理论进行了验证，结果表明，本文所提出的方法，可以对压弯钢构件在循环荷载作用下的弹塑性弯扭屈曲进行较精确的计算分析。     

曲线箱梁剪力滞效应的弹性分析

为准确分析曲线箱梁的受力特点,采用变分法对曲线箱梁的剪力滞效应进行弹性分析,同时考虑弯、扭、剪力滞耦合作用、曲率半径沿梁宽的变化和荷载横向分布等因素的影响,建立了曲线箱梁的总势能的表达式,推导出曲线箱梁的弹性控制微分方程和边界条件,并采用工程中常用的伽辽金法对微分方程进行近似求解。计算结果与有限条法计算结果和已有的试验值进行了对比验证,结果吻合良好,证明该分析方法能较为全面地反映薄壁曲线箱梁真实的力学性能。当曲率半径趋于无穷大时,可得到直线箱梁剪力滞效应的分析结果,因此,也是对直线梁桥剪力滞理论分析作了进一步补充,分析方法具有一定的通用性。     

FRP加固病害混凝土受弯构件的抗弯性能研究

为了研究碳纤维加固梁体的机理，应用弹性力学理论，分析粘贴碳纤维加固钢筋混凝土梁前后以及考虑预栽作用下加固梁的受弯全过程，运用目前广泛接受的计算方法计算了梁体极限荷载承载力，并将计算结果与试验结果进行了比较。结果表明，采用FRP加固的钢筋混凝土梁的刚度较普通钢筋混凝土梁的刚度都有明显提高，纤维布同时对承受以抗弯为主的构件具有增强刚度、控制挠度的作用。另外，FRP加固对梁的刚度有较大影响，特别是对屈服阶段的刚度影响较大。     

薄壁式桥台早期温度裂缝分析与控制

针对薄壁式桥台早期温度裂缝现象，采用三维单元对桥台的早期温度应力进行了计算，分析了裂缝产生的原因，提出了防止裂缝的措施，实践证明这些措施是有效的。     

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。