REISSNER—MINDLIN板的分层杂交应力有限元分析

本文由π_(mR)型变分泛函出发,采用沿板厚分层模型,和材料本构的力学子单元模型,对 Reissner-Mindlin C~0类板进行了弹塑性分析。建立了4节点四边形杂交应力元 HPT-9β。数值研究表明,HPT—9β不含过失性多余机动模式,当板厚宽比趋于薄板极限时,亦不发生“自锁”,其计算精度和计算效率皆优于同类的 LH4元(Spilker,1980)。计算工作显示,本文的方法具有随加载过程来描述沿板厚的塑性进展的能力。     

四边形杂交／混合轴对称有限元列式

本文建立了—8—节点四边形轴对称杂交/混合有限单元。该单元不含多余机动模式,无伪剪切现象,能通过补片试验。本单元的各项应力表达式由一次线性完备的应力参数组成,它对坐标取向、单元网格歪斜以及节点编号顺序皆不敏感。数值算例表明,这一单元具有优异的计算精度。     

对Stokes问题的几种杂交应力元含秩状况的讨论

Stokes流的杂交应力有限单元,可以由π_R型变分泛函出发,进行推导,这更便于在选择应力偏量场与压力场的早期控制单元含秩状态。Bratianu-Atluri的三种Stokes流杂交应力元,在单元一级上额外缺秩,皆含有兼容性多余机动模式,尤其无法形成在组合一级上的正确含秩的组合元。     

具有附加内转动变量的四边形杂交／混合板元

本文根据Reissner-Mindlin平板弯曲理论,引用内部转动变量建立了势能-杂交/混合型泛函,并在此基础上推导了四节点四边形平板弯曲单元MP4a。数值研究表明,MP4a不含多余机动模式,对于歪斜网格的敏感性较低,不致引起“自锁”,其挠度以及力矩的收敛性较已有的同型单元皆有改进。本文建立的泛函,可以导致C~1类平板弯曲杂交应力有限元列式工作中的两类泛函。本文建立的势能-杂交/混合有限元联合模式,其特倒包括李胜元—卞学鐄(1978)的势能有限元格式,Prathap(1983)的“一致应变场”列式以及采用减缩积分/选择减缩积分的位移协调模型。     

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。     

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.     

Morley斜板的r—型及rp—型自适应有限元分析

本文利用r-型及作者提出的rp-型方案,对Morley斜板进行自适应分析。作者的工作表明,在有限元分析中,单元技术和自适应技术两者都是不可偏废的。     

大跨度钢箱梁板单元现场支架拼装施工工艺

结合内蒙古鄂尔多斯市东胜大桥施工,介绍了板单元厂内制作加工、桥位处以安装支架作为胎架进行板单元逐块吊装拼接的钢箱梁施工方法,围绕板单元划分、临时支架搭设、吊装设备及吊装顺序等施工重点进行了阐述,指出了施工中应注意的重点事项,可供类似桥梁施工借鉴。     

Midas板单元精细化分析在大跨径钢箱梁桥设计中的应用

车桥位于邯郸冀南新区为民路,上跨青兰高速公路跨线桥,采用整体式钢箱梁结构,主桥跨度45+70+45m=160m,本文分析了midas板单元建模在钢箱梁桥结构计算中的应用,主要论述该类桥梁的板单元建模精细化分析,为同类桥梁采用板单元建模提供设计参考。     

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。     

DKQ弯曲单元的构造及应用

为了研究复杂载荷作用下薄板结构的受力,基于离散Kirchhoff原理,推导了三角形弯曲薄板单元的应变矩阵、刚度矩阵中的显式面积坐标积分方法,根据变分原理构造了任意四边形弯曲单元DKQ,引入对称及反对称畸变模式进行网格畸变敏感性分析,将DKQ弯曲单元与平面应力单元组合,得到了用于薄板分析的四边形平板单元,并编制了有限元分析程序。计算结果表明:相对偏移量从-0.18变化至0.18,反对称畸变模式下挠度最大误差为1.83%,而对称畸变模式下挠度最大误差为0.99%;对某地铁车体结构,计算结果与ANSYS结果误差在3.5%之内,这说明构造的DKQ弯曲单元对网格畸变不敏感,具备良好的位移解收敛性和计算精度。     

斜交角变化对斜交弯梁桥结构内力影响的计算分析

以一座斜交弯梁桥为工程背景,利用ANSYS软件建立该桥计算模型。采用结构有限元计算方法,运用参数变异法,计算在恒载和预应力作用下不同斜交角,即15°,30°,45°和60°,对斜交弯梁桥结构的边跨支撑、墩顶及跨中等关键位置产生的内力影响,对比随斜交角的变化,分析引起关键位置内力变化的规律及成因,验证了连续斜交弯梁桥空间力学分析采用板单元有限元素法的合理性,供工程设计及施工部门参考。     

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.     

箱形梁长悬臂板的有限元分析

应用有限元软件Ansys,对箱形梁长悬臂板的内力分布规律进行有限元数值分析,着重研究悬臂长度、泊松比、板厚等参数对悬臂板内力分布规律的影响.结果表明：在轮压荷载作用下,长悬臂板内会产生较大的正弯矩,其最大值约为悬臂根部最大负弯矩的一半;随着轮压荷载作用位置的变化,根部负弯矩具有特殊的变化规律,当轮压荷载离悬臂根部的距离较大时,根部负弯矩近似按线性规律变化,根部最大负弯矩基本不随悬臂长度而变;泊松比和板厚对悬臂板内力的影响不大.     

火灾下预应力型钢混凝土梁抗弯承载力计算

基于对常温下预应力型钢混凝土梁承载性能的研究,利用截面有限单元法建立了预应力型钢混凝土梁在火灾高温作用下的正截面抗弯承载力简化计算公式.并针对试验梁进行了计算分析,得到了基于标准升温情况下的正截面抗弯承载能力与升温时间的全过程关系曲线,揭示了预应力型钢混凝土梁随着升温时间的增加,其正截面抗弯承载力显著降低的劣化规律.将试验梁抗弯承载力的计算结果与试验实测结果进行了对比分析,相对误差为9.3%.      

地铁盾构隧道管片接头抗弯刚度的数值计算

采用三维有限元法对南京地铁区间盾构隧道管片接头的受力情况进行了数值模拟计算，研究了不同荷载作用下管片接头的变形、转角和抗弯刚度，探讨了接头转角和抗弯刚度的变化规律；通过转角、弯矩和轴力关系的拟合为接头抗弯刚度的确定提供了新的途径．数值计算结果表明，管片接头抗弯刚度随轴力增大而增大，随弯矩增大迅速减小并逐渐趋于稳定；轴力对抗弯刚度的影响随弯矩的增大而减小。     

圆钢管混凝土不等偏压柱的有限元计算

在实际工程中，圆钢管混凝土柱两端有可能承受偏心距不同的压力。利用有限元软件ABAQUS建模对圆钢管混凝土不等偏压柱的荷载一变形关系全过程进行了计算，计算结果与大量试验结果符合良好，这验证了该方法模拟圆钢管混凝土不等偏压柱受力过程的正确性。最后，列出了采用等效长度法和模型柱法对上述试件承栽力的计算结果，通过与试验结果的对比，3种方法均总体偏于安全，其中有限元计算结果吻合最好。     

装配式公路钢桥竖向自由振动分析

引入抗弯弹簧铰模拟结构接头传递弹性弯矩的特性,建立了用于装配式公路钢桥竖向自由振动分析的带抗弯弹簧铰梁模型;利用有限元程序ANSYS对接头进行数值仿真,得到了抗弯弹簧铰刚度。算例表明,抗弯弹簧铰可反映拼装式结构接头传递弹性弯矩的特性,装配式公路钢桥自振频率理论解与试验吻合很好。     

壳单元的“自锁”问题

本文以杂交／混事有限元为基础,讨论了壳单元“自锁”现象,论论了避免“自锁”的条件;指出与弯曲应力参数相耦合的膜应力参数和横剪应力参数对“自锁”现象不起任何作用。本文的结论可以推广到其他多变量有限元模型中。     

车身结构中常用薄壁构件的刚度分析

本文利用有限元法计算了车身结构中常用的几种薄壁截面梁的弯扭刚度。在分析比较的基础上 ,从轻量化的角度出发 ,确定出弯扭刚度最佳的截面形状。对礼帽型组合薄壁截面梁进行了基于几何模型和基于有限元模型两种方式的参数研究。得出梁的弯曲刚度随其各个特征尺寸变化的规律。为薄壁构件的选型及刚度设计提供了依据。