基于向量式结构力学的结构非线性静力分析

向量式结构力学是基于向量力学提出的广义而系统化的结构数值分析理论,特别适合求解非线性、大变形及不连续问题。本文基于向量式结构力学基本原理建立了桁架结构非线性静力分析方法,给出详细的计算公式和计算步骤。给出三个数值算例,通过与ANSYS计算结果的对比分析,验证了向量式结构力学对非线性静力分析的适用性和精度。

多跨连续长索在支座处存在滑移的非线性静力分析

提出了一种考虑悬索结构在中支座存在滑移时的非线性计算方法,推导出关于索元无应力长度发生变化时的滑移刚度公式,并进行了实例计算。计算结果表明,本文的方法正确,计算精度满足实际工程要求,并能使计算工作量大大减少,可供悬索结构设计、施工时参考。

可修复的装配式钢框架梁柱节点非线性静力分析

提出了一种可修复的装配式钢框架梁柱节点,通过改变翼缘连接盖板的厚度、中间排螺栓间距等参数,将塑性铰转移到连接区,从而利用翼缘连接盖板的变形来消耗地震能量,确保梁柱等主要构件保持在弹性范围内不发生破坏,震后只需更换翼缘连接盖板即可实现节点的快速修复。利用ABAQUS有限元分析软件对5个节点进行了数值模拟研究,获得了节点的承载能力、破坏模式、构件应力等,着重分析了中间排螺栓间距、翼缘连接盖板厚度等参数对节点关键力学性能的影响规律。结果表明:通过合理设计翼缘连接盖板厚度、中间排螺栓间距等相关参数既可保证节点承载能力,又能确保梁柱等主要构件不发生破坏,以实现节点的震后快速修复。

深水顶部张紧钻井隔水管非线性静力分析

用ABAQUS软件对用于1500m水深的顶部张紧钻井隔水管进行了非线性静力分析。定量分析了钻井船平均偏移、张力比、海流剖面对深水钻井隔水管弯矩、横向变形、应力水平和底部球铰转角的影响。增加张力比,可显著减小隔水管弯矩、隔水管底部球铰转角以及隔水管的横向变形;但是增加张力比同时会增加隔水管的应力水平,这就要求张力器能够提供更充足的顶部张紧力。钻井船平均偏移对隔水管弯矩和隔水管底部球铰转角有明显影响,控制钻井船平均偏移对于保证海洋钻井的顺利进行具有重要意义。海流是深水钻井重要影响因素之一,海流对隔水管弯矩分布、隔水管中下部的受力状况甚至隔水管的整个作业过程均有显著影响。应加强对海流数据的监测,将海流对深水钻井隔水管作业过程的影响降至最低。

混凝土框架结构非线性静力分析的随机模拟

考虑结构材料本构模型参数的随机性 ,利用非线性Push over随机模拟方法对混凝土框架结构进行了非线性静力反应的随机模拟分析 .研究结果表明 :混凝土本构模型中的参数随机性对混凝土结构不同力学指标的反应进程均有十分显著的影响 .

平面不规则混凝土框架结构非线性静力分析侧向力计算方法的研究

针对平面不规则混凝土框架结构,考虑地震作用对其产生的附加扭转振动效应,提出了两种计算侧向力分布的方法。通过对一平面不规则框架结构进行推覆分析,得到各楼层侧移、层间侧移角和塑性铰分布情况,并与时程分析结果进行了比较分析。结果表明,两种方法推覆分析得到的塑性铰分布情况与时程分析得到的情况相符合,楼层侧移和层间位移角与时程分析结果吻合也较好,并且从结果精度上看,分层法的误差要小一些。

斜拉桥的空间非线性静力分析

针对斜拉桥高次超静定复杂结构,建立了合理的有限元模型。采用大型有限元软件ANSYS对结构整体进行了空间非线性静力分析,以彩色图给出了桥梁结构的弯矩图,斜拉索拉力图,提出了预应力布设的修改建议。分析结果为设计提供了重要的参考依据。

钢筋混凝土双向压弯构件非线性静力分析及参数影响

在纤维模型的基础上，直接由材料的非线性本构关系建立了钢筋混凝土双向压弯构件的非线性计算模型。文中首先导出了双向压弯构件考虑 P－Δ二阶效应的侧向位移计算公式；其次，采用 Matlab语言编制了相应的非线性静力全过程分析程序；最后，通过数值分析，研究了双向压弯构件非线性性能的影响因素 (侧向力角度、轴压比、剪跨比、截面尺寸、体积配箍率等 )，并检验了三种收敛准则的有效性。

基于GSA指南的RC框架抗连续倒塌的线性静力分析

结构连续倒塌分析是结构抗连续倒塌能力评定和抗连续倒塌设计的基础,已成为当前土木工程界国内外的热点研究领域。结构连续倒塌的分析方法有线性静力分析、非线性静力分析、线性动力分析和非线性动力分析4种。基于设计效率和实用性,本文采用GSA指南的静力线性分析方法,对按我国规范设计的5层钢筋混凝土结构进行连续倒塌分析,选取不同位置拆除承重构件并计算剩余结构破坏情况的性能指标DCR值,最后,根据DCR值考察其抗连续倒塌能力。

结合梁斜拉桥的空间非线性静力分析及自振特性的研究

针对板桁结合斜拉桥的空间受力特点 ,综合考虑引起斜拉桥结构几何非线性三种因素的影响 ,建立了板桁结合斜拉桥结构的空间几何非线性有限元分析理论。编制了斜拉桥的空间几何非线性静力分析程序和动力分析程序 ,应用所编软件 ,分析了一座板桁结合斜拉桥在自重恒载作用下的结构内力 。

深海采矿输送软管几何非线性静力分析

根据深海采矿矿石输送软管挠度变化很大的特点,采用了几何非线性有限元理论对输送系统进行力学分析;根据输送管道在采矿船和采矿车的牵引下运动,同时受到管道和管内流体重力及海水浮力作用的情况,采用有限元分别对3种参数值的输送系统进行了计算分析。从计算结果的比较分析可知:简单输送系统不能满足深海采矿要求;在输送管道下端安装浮体,得到了一种十分理想的深海采矿系统;输送管道的密度对采矿系统的性能影响很大,应尽可能地采用密度小的输送管道。

粘弹性阻尼的钢结构高层建筑非线性静力分析

随着我国高层钢结构建筑增多,对于粘弹性阻尼钢结构建筑的非线性静力分析十分必要。本文基于有限元理论对粘弹性阻尼钢结构高层建筑进行非线性静力分析,研究结果表明:在恒轴力荷载作用下,钢结构框架的应力、应变最大位置在柱脚和梁端,框架的荷载位移滞回曲线是比较饱满的梭形;粘弹性阻尼器布置在底部位置的减震效果优于没有布置粘弹性阻尼器的建筑,且位移和变形较小;粘弹性阻尼器对高层钢结构的最大剪力和最大位移有明显的抑制作用。

非线性静力分析需求谱建立方法的两点改进

非线性静力分析方法是对结构在罕遇地震作用下进行弹塑性变形分析的一种方法,目前广泛应用于结构的抗震性能评估中。非线性静力分析的研究目前有若干分析方法,这些方法在结构能力曲线建立的方法上是相同的,即首先建立力-位移曲线,然后转化为承载力谱,但是在需求曲线的建立上各有不同。本文介绍了几种典型的非线性静力分析需求谱建立方法,指出了其和原有的需求谱建立方法的不同和改进之处。

非线性静力分析需求谱建立方法的两点改进

非线性静力分析是对结构在罕遇地震作用下进行弹塑性变形分析的一种方法,目前广泛应用于结构的抗震性能评估中.非线性静力分析的研究目前有若干分析方法,这些方法在结构能力曲线建立的方法上是相同的,即首先建立力-位移曲线,然后转化为承载力谱,但是在需求曲线的建立上各有不同.通过介绍几种典型的非线性静力分析需求谱建立方法,指出其和原有的需求谱建立方法的不同和改进之处.

单索面矮塔斜拉桥几何非线性静力分析

文章以徐明高速公路怀洪新河2号大桥为工程背景,针对矮塔斜拉桥的高次超静定复杂结构,详细介绍了斜拉桥的几何非线性问题,并讨论了斜拉桥非线性分析的迭代法,利用有限元分析软件Midas/Civil建立有限元模型进行非线性静力分析。计算结果表明,矮塔斜拉桥结构在恒载作用下表现出明显的非线性,结构分析与设计中考虑几何非线性的影响十分必要。

纤维模型中的不同因素对钢框架抗连续倒塌非线性静力分析的影响

基于纤维模型,使用Opensees有限元软件分别讨论不同类型的单元、构件划分单元数、单元积分点数和截面纤维划分情况等不同因素对平面钢框架进行抗连续倒塌非线性静力分析的影响,并将其计算结果与在Abaqus中建立实体单元模型分析的结果进行对比。以一个2层2跨的平面钢框架为例进行分析,结果表明:利用基于柔度法的梁柱单元(FB单元)和基于柔度法的塑性铰单元(FBP单元)可以得到较好结果,但由于FBP单元需要设置塑性区的长度,同时考虑到使用的方便性,所以选择使用FB单元进行后续分析。对于FB单元,一个构件划分1个单元,每个单元设置6个积分点,且梁柱截面的翼缘和腹板划分为5×1的纤维数,这样既可以提高计算效率,也可满足计算的精度要求。

基于桥梁系数的非线性静力分析方法评估

以桥梁系数作为参照标准,分别采用真实地震波反应谱和设计反应谱作为地震需求,对比分析了4种非线性静力方法(承载力反应谱法、N2法、改进的模态Pushover分析法和自适应承载力反应谱法)对钢筋混凝土连续桥梁结构的计算准确性。研究表明:随着地震强度的增大,4种非线性静力分析方法得到的计算结果逐渐接近于非线性动力分析的计算结果;对于采用真实地震波的情况,N2法给出了最接近动力分析的结果,而对于采用设计反应谱的情况,4种非线性静力分析方法得到的结果之间差别非常小。

楼面板开洞对钢框架结构非线性静力分析的影响

利用静力非线性分析方法,对钢框架结构进行分析,分析不同楼层楼面开洞对多层钢框架建构筑物的影响。预测了结构在横向作用力下的行为,了解了塑性铰出现的先后顺序、塑性铰的分布、结构的薄弱环节、结构的破坏模式。根据分析结果证明,在罕遇地震作用下,结构顶层和底层楼板开洞对结构抗震较为不利。

落石被动柔性防护网非线性静力设计方法及验证

被动柔性防护网是一种常见的落石灾害防治措施。针对当前落石被动柔性防护网尚无适用的工程化设计方法的现状,以非线性计算过程中结构内能与设计防护能级相等作为加载完成的判别准则,建立了落石被动柔性防护网的非线性静力设计方法。基于LS-DYNA对250~5000 kJ共8种常用能级的被动柔性防护网开展非线性动力分析,明确了冲击力的分布范围及相对大小,形成了适用于不同能级落石被动柔性防护网非线性静力设计的荷载模式。为了有效模拟被动柔性防护网特殊的受力特征,开发了由索单元与受拉弹簧单元组成的非线性耗能单元用于耗能器模拟,开发了内部由多段索单元组成的滑移索单元用于滑移边界以及网环单元模拟。基于对网片冲击试验的反演和3500 kJ被动柔性防护网的设计及足尺冲击试验检验,验证了所提出的落石被动柔性防护网非线性静力设计方法的有效性。

基于非线性静力分析的地震强度直接计算方法

依据给定延性系数下地震强度和伪加速度响应之间的正比规律,提出了根据非线性静力分析得到的结构响应求解特定地震波形下相应地震强度的直接计算方法。建议的直接计算方法基于非线性静力分析得到的能力曲线,通过建立弹塑性体系伪加速度动力放大系数与延性系数之间的函数关系,快速求解曲线上各点对应的地震强度,建立可用于新一代基于性态抗震能力分析的结构响应函数。与已有寻求特定地震强度下结构响应性态点的计算方法不同,所提出的计算方法从能力曲线上的任一点出发,求解过程中仅有一个未知量,避免了迭代或试算。它既适用于平滑的设计谱,也适用于针对特定地震波的实际反应谱。在求得的结构响应曲线上,根据特定的地震强度,可以准确地反求性态点。针对实际反应谱和设计谱,通过算例分别与采用非线性时程分析和Chopra的算例进行对照。结果表明:建议的计算方法不仅准确,而且过程直接、计算快捷。