大跨度悬索桥振动分析的组合单元法

提出一种新型单元——组合单元,这种单元包含了三维实体、三维梁、板、壳、空间杆等构件,突破了传统有限元对于不同材料或不同构件必须采用相应不同单元的限制,对悬索桥的索塔、加劲梁等复杂结构,能用较少的单元进行模拟,实现了用普通微机对青马悬索桥的空间振动分析,计算结果与实测值比较接近。     

空间梁单元显式切线刚度矩阵推导

在开展桥梁、房屋、网壳、网架等杆系结构几何非线性分析或极限承载力计算时,需要空间梁单元的切线刚度矩阵。基于非线性问题的一般平衡方程和空间梁单元的非线性几何方程,推导应力应变一般线弹性关系下的空间梁单元显式切线刚度矩阵,该刚度矩阵中包含了由初应力和初应变产生的初应力刚度矩阵,为空间有限元程序的编制奠定了基础。     

一种新型的层合块体单元及其工程应用

提出一种新型8－20结点虚拟层合块体单元，利用该单元能有效地对箱型截面桥梁结构进行空间有限元分析。应用该单元对一座钢筋混凝土空心板梁桥进行了空间分析，计算结果与实桥测试值吻合较好。利用该单元对箱型截面桥梁结构进行空间分析时，可显著减少单元数目，提高计算效率，且具有较高的精度，有良好的工程应用前景。     

虚拟层合单元与杆单元在桥梁预应力混凝土结构分析中的合成方法

对预应力混凝土的计算方法和研究现状做出了评价,提出针对预应力混凝土结构分析的单元形式。通过自由度变换,把空间杆单元的节点自由度用空间虚拟层合单元的节点自由度来表示,即杆单元的节点无需固定在体单元节点上,共同模拟了预应力混凝土结构。在单元内采用选择性积分的方法计算单元刚度矩阵,用较少的单元模拟出了复杂的断面形式;并采用单独的空间杆单元模拟预应力束,能直接求解预应力对结构产生的变形和内力。经实例验证分析,使用该单元进行预应力混凝土结构分析,在网格划分比较稀疏的情况下,仍然获得较为精确的结果,较传统的预应力计算方法更为简单、更为准确。     

预应力混凝土梁双非线性分析的混合壳单元模型

为模拟预应力混凝土梁非线性分析时预应力钢筋的力学行为,基于随转坐标法和场一致性原则,导出能考虑几何及材料双非线性的预应力钢筋空间杆单元。该单元具有几何与材料两种非线性不耦合的特点。采用已有的实体退化壳单元模拟混凝土,根据预应力钢筋空间杆单元与混凝土实体退化壳单元在单元内的位移协调条件和虚功原理将两者组合成一个混合壳单元,并导出预应力钢筋空间杆元对混合壳单元切线刚度矩阵的贡献。由于预应力钢筋对结构的作用反映在混合单元模型内部,该单元模型并未增大计算规模。对一预应力混凝土T梁进行了破坏过程模拟,将计算结果与试验结果及其他文献计算结果进行了比较,表明建立的混合壳单元模型是正确的。     

复杂工程结构空间分析的层合单元理论

提出了虚拟层合单元理论，它突破了传统的空间有限元数值分析法对结构的不同材料必须采用不同单元的限制，用较少的单元就能够方便模拟和描述各种复杂的结构，可广泛适用于具有任意支承条件的复杂桥梁的空间整体分析。     

刚臂拉杆在斜张桥空间振动分析中的应用

本文针对复杂的斜张桥结构建立了主梁的空间鱼脊模型，引入刚臂和斜拉索的空间组合单元，导出了单元刚度矩阵及质量矩阵，可对斜张桥进行空间振动分析。通过实例计算表明本文方法大大减少了结构的总自由度和单元个数，节省计算机时间，计算结果准确可靠。若用于斜张桥或悬索桥的动力响应分析，该方法会显示更大的优越性。     

曲线变宽连续钢箱梁桥的设计要点

对曲线变宽连续钢箱梁采用MIDAS软件建立空间梁单元、空间板单元进行计算分析,优化曲梁单元计算模型更加符合实际受力情况.依据新规范对各个设计要点如:局部稳定折减、剪力滞折减、第二体系、空间腹板配比等分项阐述,总结曲线钢箱梁计算规律与设计要点,提出优化设计思路.根据梁、板单元特性与结构特点合理选择计算模型.     

桥梁结构有限元分析中的“双结点弹簧单元”

建立“双结点弹簧单元”空间有限元力学模型 ,推导了其单元刚度矩阵 ;运用面向对象的程序语言编写相应的软件 ;列举计算实例并与Algor93作了验证。该单元具有使用方便、计算效率高等特点。     

桥梁结构有限元分析中的“双结点弹簧单元”

建立“双结点弹簧单元”空间有限元力学模型，推导了其单元刚度短阵；运用面向对象的程序语言编写相应的软件；列举计算实例并与Algor93作了验证。该单元具有使用方便、计算效率高等特点。     

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。     

国产客车车身周围流场数值模拟的空间离散

在对国产客车车身周围二维流场空间离散研究的基础上，采用代数和椭圆型方程相结合的方法，对国产客车车身周围三维空间进行单元划分。为提高单元划分质量，提出适合客车车身周围空间单元划分的“指数密度控制方法”。利用抛物化的椭圆型方程，提高了网络单元的划分速度。为了优化节点编号，提出“最少节点数阵面推进法”，同时实现了单元节点信息的自动生成。     

大跨度斜拉桥车桥耦合振动分析

采用多刚体结构模拟车辆,空间杆系单元模拟桥梁,建立车桥耦合动力系统.以东水门公轨两用斜拉桥为例,分别采用空间杆系单元模型与空间杆系-板混合单元模型分析了桥梁的自振特性.针对空间杆系单元模型,采用动力时称分析方法,计算了轻轨车和汽车以不同车速通过该桥时的车桥耦合空间振动响应,计算结果表明:两种模型的计算结果吻合较好,桥梁具有足够的竖向与横向刚度,车辆通过桥梁时的舒适性与安全性能满足要求,轻轨车和汽车同时过桥时存在着相互影响.     

在概念设计阶段用FEM进行车身设计的研究

采用空间梁单元和空间板壳单元建立了轿车概念设计原简化力学模型，并利用该模型研究了各主要结构断面的截面特性对车身刚度的影响。最后总结了如何在概念设计阶段用有凶分析的方法进行车身设计。     

空间组合拱桥的仿真分析计算

采用空间板壳单元、实体单元和索单元构造逼真实际结构模型,用ANSYS有限元分析软件对中山一桥空间组合拱桥的施工作用进行了仿真分析计算,将模拟的分析计算结果与实测数据比较,两者基本吻合.对新颖桥梁结构的设计与施工过程监测,仿真分析计算能够提供比较准确的理论数据参考.     

空间组合拱桥的仿真分析计算

采用空间板壳单元、实体单元和索单元构造逼真实际结构模型,用ANSYS有限元分析软件对中山一桥空间组合拱桥的施工作用进行了仿真分析计算,将模拟的分析计算结果与实测数据比较,两者基本吻合.对新颖桥梁结构的设计与施工过程监测,仿真分析计算能够提供比较准确的理论数据参考.     

单拱面预应力混凝土系杆拱桥空间稳定极限承载力分析

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筋混凝土空间梁单元弹塑性刚度矩阵，并编制了单拱面预应力混凝土系杆拱桥空间稳定极限承载力计算程序。理论分析结果与两个模型试验结果良好接近，验证了分析方法的正确性。初步探讨了单拱面预应力混凝土系拱桥弹性稳定安全系数及拱肋宽跨比取值。     

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.     

大型钢吊箱有限元数值设计分析方法研究

大型钢吊箱有限元数值设计分析方法研究,钢吊箱结构整体与局部应力计算及稳定性分析是桥梁深水施工的关键.借助大型通用有限元结构分析软件ANSYS 10.O,采用空间梁单元Beam188单元和空间壳单元Shell63单元建立紫阳汉江特大桥主墩深水钢吊箱的空间有限元模型,对其进行静力分析和动力分析.     

城市高架桥连续宽箱梁空间效应研究

采用基于ANSYS平台开发的预应力混凝土箱梁精细化数值模拟系统,研究城市高架桥连续宽箱梁受力特性,采用与梁单元分析对比的方法,探讨了预应力、恒载、温度、位移、活载等作用下的箱梁空间效应。研究发现,纵横预应力对纵横向受力均有影响;按常规梁单元分析方法,边腹板较实际情况偏于危险;各种作用的空间效应各有特点。建议对空间效应明显的宽箱梁采用精细化数值模拟系统进行分析。