对Finite平面梁单元非节点连接方法的验证

介绍了在Finite软件中采用的平面梁单元非节点连接方法及其应用范围．针对工程中常见的T形梁、钢筋砼梁、梁体加固问题，分别用Finite和ANSYS或解析法进行分析．通过计算结果的比较，证实了Finite中平面梁单元非节点连接方法的正确性。     

一般半刚性节点连接框架结构分析方法

研究对象为任意节点连接和任意支撑的平面框架。一般梁单元由等截面直杆及其杆端的轴向弹簧、切向弹簧和转动弹簧组成,推导得到此类单元的刚度矩阵、单元在8种基本荷载作用下的等效节点荷载。采用Matlab语言编写了适用于一般节点非线性连接框架的静力分析程序,非线性形式为指数函数或多项式函数,可以得到结构不同连接刚度下的节点位移、杆端位移和杆端力。算例显示出节点柔度对结构受力和变形的影响。     

基于网格截面法的非线性梁单元

为准确描述材料进入非线性阶段后的应力状态,针对采用梁单元时框架结构材料非线性的有限元分析问题,提出了基于分布式塑性理论的三维材料非线性梁单元分析方法--网格截面梁单元法,并通过算例对其有效性和准确性进行了验证.这种方法采用平面等参单元将梁单元截面网格化,通过引入材料本构模型,由截面网格材料的应力-应变关系和应力分别积分得到梁单元的截面刚度矩阵和截面抗力,再通过位移插值函数计算梁单元在材料进入非线性阶段时的单元刚度矩阵和节点抗力.     

MatLab在有限元刚度矩阵推导中的应用

MatLab具有强大的符号运算功能.以平面梁单元刚度矩阵为例,详细介绍MatLab在单元刚度矩阵推导中的具体应用,编写了平面梁单元刚度符号运算程序,运算结果与手工推导完全一致,该方法可进一步推广到其它单元甚至到更复杂非线性单元刚度矩阵推导中.     

MatLab在有限元刚度矩阵推导中的应用

MatLab具有强大的符号运算功能.以平面梁单元刚度矩阵为例,详细介绍MatLab在单元刚度矩阵推导中的具体应用,编写了平面梁单元刚度符号运算程序,运算结果与手工推导完全一致,该方法可进一步推广到其它单元甚至到更复杂非线性单元刚度矩阵推导中.     

有限元非节点连接方法与刚臂技术的比较

介绍了有限元非节点连接方法与刚臂技术,通过比较,得出非节点连接方法是一种适用范围更广的有限元方法.算例利用非节点连接方法进行数值计算并与解析解相比较,验证了非节点连接方法的正确性和准确性.     

加筋结构非节点连接建模中钢筋单元划分方法研究

非节点连接方法为加筋结构提供了筋与混凝土可完全独立的单元建模方案,允许筋单元与混凝土单元交错划分。针对该方法中筋单元跨越多个混凝土单元的情况,分析了钢筋单元与混凝土单元面的交点位置关系及其影响效果,建立了在混凝土单元交界面划分筋单元节点的数学模型,解决了钢筋单元与混凝土单元的位移协调问题,通过算例演示了本文方法的可行性和有效性。     

分析斜交弯桥的刚度法

考虑弯桥梁轴线与支承线斜交 ,按平面曲梁杆系结构分析斜交弯桥 .采用节点坐标系 ,构建了圆弧梁的单元刚度矩阵 ,给出了常用荷载等效节点力的计算方法 .用直接刚度法 (电算 )和位移法 (手算 )解算斜交连续曲线梁桥和弯形刚构桥 .算例表明 ,该方法方便、可靠 ,具有通用性 ,便于编程和手算     

工程结构分析中的变截面梁单元

针对工程结构中广泛应用的变载面构件,提出了一个变截面平面梁单元,推导了其单元刚度矩阵和等效节点荷载公式。该单元应用于截面高度呈线性变化的构件时将得到准确解。文中给出了一个变截面悬壁梁算例,其变形计算结果表明,若用通常的分段刚度单元进行近似计算,必须使用较多的单元数才能趋近于采用一个变截面单元的结果（准确解）。     

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。     

有限元非节点连接方法与刚臂技术的比较

介绍了有限元非节点连接方法与刚臂技术，通过比较，得出非节点连接方法是一种适用范围更广的有限元方法。算例利用非节点连接方法进行数值计算并与解析解相比较，验证了非节点连接方法的正确性和准确性．     

预应力钢筋混凝土构件有限元模拟方法对比

介绍了ABAQUS中embedded region和非节点连接有限元模拟钢筋混凝土构件的建模方法、求解思路和特点。对embedded region无法约束转动自由度的缺点给予了说明。通过3个算例的对比说明了两种方法的优缺点和非节点链接有限元方法在处理钢筋混凝土构件方面的优越性。     

外贴CFRP加固RC简支梁粘结界面温度剪应力分析

在良好的粘结状态下,基于平截面假定与线弹性假定,建立了CFRP加固RC简支梁的本构关系与力学平衡微分方程,再引入边界条件,对碳纤维增强复合板材加固钢筋混凝土简支梁的粘结界面温度剪应力的函数表达式进行了推导.通过表达式,阐明了温度剪应力与混凝土梁的抗弯刚度和粘贴层的硬度等因素有关.为加固结构在服役期健康状况评估和结构设计提供参考.     

连续梁桥横向分布影响线的平面杆系有限元计算方法

在分析和总结现有桥梁横向分布影响线计算方法的基础上,针对文[3]提出的简支桥梁横向分布影响线的平面杆系有限元计算方法,总结分析出连续梁桥横向分布影响线的有限元计算方法,算例表明了该方法的正确性和实用性.     

连续梁桥横向分布影响线的平面杆系有限元计算方法

在分析和总结现有桥梁横向分布影响线计算方法的基础上,针对文[3]提出的简支桥梁横向分布影响线的平面杆系有限元计算方法,总结分析出连续梁桥横向分布影响线的有限元计算方法,算例表明了该方法的正确性和实用性.     

部分抗剪连接钢-混凝土组合梁抗弯极限承载力的实用计算方法

在承载力和变形许可的条件下,钢-混凝土组合梁采用部分抗剪连接可以方便施工、降低造价.由于没有考虑界面纵向滑移及竖向掀起效应的影响,钢结构设计规范中,部分抗剪连接组合梁抗弯强度的计算值在某些情况下将偏于不安全.通过对规范中部分抗剪连接和完全抗剪连接组合梁抗弯强度计算的对比分析,并结合国内4根部分抗剪连接组合梁的试验研究结果,建立了考虑界面纵向滑移及竖向掀起影响的部分抗剪连接组合梁受弯极限承载力的计算方法.计算结果表明,按照该方法得到的计算值与实测值吻合良好.     

带开孔板连接件的HSS-UHPC组合梁抗弯性能

为探究高强钢(HSS)-超高性能混凝土(UHPC)组合梁的抗弯性能,考虑剪力连接度影响,设计并完成3片设置开孔板连接件的HSS-UHPC组合梁跨中两点对称加载试验;对剪力连接度分别为1.02、0.89和0.76的HSS-UHPC组合梁抗弯刚度、挠度、界面滑移、应变分布规律及钢梁与UHPC板的整体工作性能等进行分析,探讨了该型结构的受弯破坏机理;通过建立HSS-UHPC组合梁的ABAQUS非线性有限元计算模型,分析了混凝土强度、翼板厚度、钢材强度三者间的匹配关系,评估了现有简化塑性理论对该型组合梁抗弯计算的适用性。研究结果表明:设置开孔板连接件的HSS-UHPC组合梁具有较高的抗弯承载能力和良好的塑性变形能力,其抗弯刚度和延性均能满足工程使用要求;UHPC板与HSS梁在弹性受力阶段的界面滑移发展缓慢,最大滑移出现在1/8梁长附近;进入塑性受力阶段,界面滑移迅速增大,且最大滑移断面逐渐外移至梁端;剪力连接度对HSS-UHPC组合梁的抗弯性能影响显著,连接度由1.02分别减小至0.89和0.76时,结构的早期抗弯刚度分别降低了7.0%和8.7%,极限承载力也分别减小了9.2%和14.6%,界面最大滑移则分别增大了15.8%和17.0%;对比试验研究、数值模拟和理论计算结果三者吻合良好,数值结果显示采用Q690取代Q460的组合梁抗弯承载力提高了29.0%,但延性下降了39.7%;提高UHPC强度和增大混凝土翼板厚度均能显著改善HSS-UHPC组合梁延性并增强其抗弯承载力。      

型钢混凝土梁受弯刚度计算

根据平截面假定和型钢混凝土共同变形假定，推导出型钢混凝土梁刚度与钢筋混凝土及型钢刚度的迭加关系．利用现行混凝土结构设计规范中刚度计算的有关公式，在对中和轴位置和考虑型钢受拉翼缘影响的裂缝间钢筋应力不均匀系数等进行近似处理后，给出了型钢混凝土梁刚度计算公式及其简化公式．给出的计算公式与试验结果吻合较好，可供工程技术人员参考。     

混凝土系杆拱桥优化设计

为探讨混凝土系杆拱桥的多参数优化设计方法,选取计算矢高、拱肋截面尺寸、系梁截面尺寸、吊杆面积和系梁纵向预应力筋数目作为设计变量,规范限值为约束条件,全桥总造价为目标函数,建立了混凝土系杆拱桥的优化模型;采用大型通用程序ANSYS和桥梁结构平面分析程序,结合混合整型序列二次规划法,混合编程求解优化模型.以某拱桥为工程背景,建立并求解优化模型,将优化结果与设计值进行比较.结果表明:系梁混凝土用量减少40.98%,拱肋混凝土用量减少23.81%,预应力钢筋数目减少28.23%,全桥材料总造价降低28.63%.