基于非线性三维实体单元程序计算地基沉降

根据三维实体单元的弹塑性理论,借助Fortran95语言具有模块分析、数组运算和多重继承等编程语言的特性,在线弹性有限元程序的基础上开发非线性阶段的三维实体单元应用程序,通过探索非线性三维实体单元有限元算法的同时为地基沉降的计算提出一种精确、高效的计算方法。通过该方法结合工况修订参数,采用程序运算计算结果,最后,通过使用本程序和SAP2000、ANSYS商业软件计算模拟地基沉降值进行对比分析,验证程序的可行性和精确性。

有限元三维实体单元与壳单元的组合建模问题研究

板单元与实体单元之间的连接由于本身自由度的不同使转动自由度不连续 ,这个问题是有限元计算中比较难以解决的问题。本文采用复合单元来实现板单元与实体单元之间的过渡 ,复合单元可以看成是板单元与实体单元的组合 ,其刚度矩阵可以看成是板单元刚度矩阵与实体单元刚度矩阵的叠加 ,即复合单元具有三个方向的位移自由度和三个方向的转动自由度。通过对全实体有限元模型和具有复合单元的有限元模型的计算证明 ,采用复合单元来实现板单元与实体单元之间的过渡 ,其计算结果与全实体有限元模型的计算结果偏差较小 。

用三维实体单元分析薄壁箱型结构应注意的问题

从四边固定正方形板受均布载荷的经典问题入手,结合不同类型单元的特点,探讨应用三维实体单元分析薄壁箱型结构时应注意的几个问题,纠正三维实体单元分析和应用的误区,为提高结构分析计算结果精度提供参考.

三维实体退化虚拟层合梁单元在钢曲梁极限承载力分析中的应用

提出采用三维实体退化虚拟层合梁单元计算钢曲梁极限承载力的方法。考虑结构的几何非线性和材料非线性,利用该单元编制了极限承载力计算程序,并将其应用于钢曲梁极限承载力的分析。计算实例表明,该单元收敛快,稳定性好,在单元数较少的情况下,具有较高的精度。由于能克服壳体单元或梁段单元法的缺陷,该计算方法具有更强的通用性。

三维实体退化虚拟层合梁单元在梁极限承载力分析中的应用

提出采用三维实体退化虚拟层合梁单元计算梁极限承载力的方法。考虑结构的几何非线性和材料非线性,利用该单元编制了极限承载力计算程序,并将其应用于梁极限承载力的分析。计算实例表明,该单元收敛快,稳定性好,在单元数较少的情况下,具有较高的精度。由于能克服块体单元或梁段单元法的缺陷,该计算方法具有更强的通用性。

基于三维实体仿真模型的气囊隔振器刚度特性研究

为解决二维轴对称模型或三维壳单元模型准确度不高和后处理空间不足的问题,本文使用Abaqus软件,利用三维实体单元模拟气囊囊壁,使用rebar单元模拟帘线层建立气囊隔振器模型,可有效提高仿真模型准确度,并建立气囊囊体模型对其等效平衡缠绕角进行仿真分析。开展不同载荷下气囊刚度特性试验,对比气囊气压-载荷特性、垂向静刚度等参数仿真计算结果和试验结果,表明仿真精度较好。本文的研究成果对下一步气囊隔振器疲劳寿命与可靠性研究具有一定指导意义。

预应力混凝土箱梁结构三维实体有限元计算方法研究

为精确计算分析预应力混凝土箱梁结构,创建了以通用有限元软件为平台的快速三维实体建模方法,提出了预应力结构空间实体分析的等效节点力法;编制了构建箱梁桥结构实体有限元模型的前处理程序。这些方法可为三维实体有限元计算方法在箱梁结构设计验算中推广应用提供有力的支撑。

用ANSYS对T梁和空心板梁桥进行结构仿真分析的研究

本文介绍桥梁三维造型系统Bridge3D软件和大型通用有限元软件ANSYS的接口程序的开发。用接口程序能够将Bridge3D中的桥梁参数转换成用ANSYS进行结构三维仿真分析的三维实体单元结点数据,并对T梁桥和空心板梁桥进行全桥空间仿真分析。通过ANSYS的计算结果与荷载横向分布理论的计算结果相比较,分析与讨论了简支T梁桥和空心板梁桥荷载横向分布计算方法的适用性及其精确性问题。

涡旋压缩机壳体的有限元分析

对涡旋压缩机的壳体采用三维实体单元划分筒体网格,编制了通用性强和可读性强的涡旋压缩机筒体网络自动生成软件,并得到在此种单元模式下的应力图和变形图.经实验应力检测,其结果表明有限元方法与应力检测结果吻合良好,并提出了合理确定壳体结构的建议.

斜拉桥空间有限元精细化建模技术研究

斜拉桥是桥梁结构中比较复杂的一种,由于有塔墩和斜拉索的作用,结构处于高次超静定状态。斜拉桥结构分析以往大多采用平面杆系模型或三维梁格单元模型,很少有人采用索单元和三维实体单元建立斜拉桥全桥模型进行结构分析。采用梁格单元模型分析斜拉桥无法准确模拟主梁抗扭刚度、剪力滞、偏心荷载作用等,在做斜拉桥荷载试验时很难获得全桥任意车列荷载作用下,空间位置测点的理论计算结果。本文将详述利用交通部公路科学研究院开发的桥梁检测分析系统QLJC建立斜拉桥的索单元和实体单元组合的精细化斜拉桥有限元全桥模型,其中拉索用2节点索单元离散,主梁和塔墩用实体单元离散,拉索、主梁和塔墩单元之间通过节点位移约束方程连接。采用的实体单元是12节点等参元,它更适合于桥梁这种横向尺寸小纵向尺寸大的细长结构,这是一种切实可行的斜拉桥空间分析方法。本文给出了一些动静力分析的结果。

预制装配式小箱梁桥横向分布计算方法的研究分析

该文主要研究了预制装配式小箱梁桥的荷载横向分布问题。该文首先对小箱梁桥的结构特点进行归纳,并介绍了国内外"荷载横向分布"方法的研究现状;然后用传统方法计算小箱梁桥的跨中荷载横向分布系数并求出各主梁内力值;再利用空间有限元法根据实际情况建立实体有限元模型,对小箱梁桥进行结构空间仿真分析,进而计算各主梁的内力;最后对两种算法进行对比,通过对比分析得出传统算法相对于空间有限元算法的误差,并对产生误差的原因进行分析。该文通过对小箱梁桥算例进行有限元分析,将其计算结果与刚性横梁法、铰接梁法和刚接梁法的理论计算结果相比较,论证了小箱梁桥用以上荷载横向分布计算方法计算其荷载横向分布的适用性及其精确性等问题。

桩(土)与承台组合结构罚有限元分析

采用板模拟承台、实体单元模拟桩与土 ,通过建立连接板单元与三维实体单元的罚单元解决了两个不同单元连接问题 ,数值检验证明所建罚单元能有效确保不同单元连接处的位移协助问题。在此基础上计算了带台单桩的蠕变沉降、桩身轴力与桩侧摩阻力 。

预制装配式小箱梁桥横向分布计算方法的研究分析

通过对小箱梁桥算例进行有限元分析,将其计算结果与刚性横梁法、铰接梁法和刚接梁法的理论计算结果相比较,论证了小箱梁桥用以上荷载横向分布计算方法计算其荷载横向分布的适用性及其精确性等问题。

应用SAP84进行闸室结构动力分析

高烈度地震区的水闸闸室结构强度必须采用动力法进行分析计算,可用于结构动力分析的程序较多。本文结合工程实例介绍应用SAP84程序进行闸室结构抗震动力分析计算方法。

基于六面体体积坐标的新型8结点实体单元

六面体体积坐标方法是构造高性能三维实体单元的新工具。基于六面体体积坐标方法,构造了含有内参的8结点实体单元HV3D8。其基本位移场的形函数由点协调广义协调条件精确确定,并按照Wilson非协调元的模式进一步建立了单元内部位移场,这样使得该单元的位移场对整体坐标是二次完备的。数值算例表明:该单元在各种弯曲问题中不仅计算精度高,而且抗网格畸变能力优于其他同类等参元,显示了六面体体积坐标和广义协调理论相结合的特有优点。

西安电视塔改造项目结构有限元分析

西安电视塔的装修改造,要求在塔楼、塔座增设部分钢梁、钢柱,而工程结构由于使用不当或任意改建引起的事故经常发生。为了保证结构的安全,为可靠性鉴定提供参考依据,并指导改造设计的实施,依据现行设计规范,采用多质点悬臂梁体系,用数值方法对西安电视塔主体结构进行了静力响应分析、反应谱分析,并考虑了二阶效应对结构的影响,得到内力结果。当考虑日照作用分析时,采用三维实体单元模型,计算温度变形,并考虑二阶效应对结构的影响。

斜箱梁桥活载正应力放大系数讨论

当下城市和公路桥梁中斜交梁桥所占比例逐步增大,其在汽车荷载作用下应力变化与正交桥梁存在差异,这些差异在日常桥梁设计中利用三维杆单元建模是无法考虑的。因此利用ANSYS大型通用有限元软件分别建立宽跨比为0.53、不同斜交角度的两跨预应力混凝土连续箱型梁桥的三维实体单元模型进行讨论,总结出跨中断面和中支点断面活载正应力放大系数的变化规律和变化范围。根据分析得出桥梁斜交角度越大,偏心车道荷载的布置对于正应力影响越小的结论。

基于内聚力模型的预制混凝土柱数值模拟研究

预制构件连接的界面力学性能是装配式结构研究的关键问题之一。同时为了提高计算效率和反映局部破坏特征,基于内聚力模型建立三维实体单元及纤维梁单元组成的多尺度模型和三维实体单元模型。对两种预制钢筋混凝柱模型进行低周往复加载,将两种模型的数值模拟结果与试验进行对比。结果表明:基于内聚力模型的多尺度模型和三维实体单元模型得到的滞回曲线、破坏现象与试验基本吻合;多尺度模型在计算时间比三维实体单元模型减少近1倍,提高了计算效率,同时也能实现关键部位的精细化分析。为后期研究装配式结构数值模拟提供一定参考。

钢筋混凝土箱形梁极限承载力的计算

针对钢筋混凝土箱形梁极限承载力的计算问题,提出采用三维实体退化虚拟层合单元的分析方法.考虑结构的几何非线性和材料非线性,利用该类单元编制了钢筋混凝土结构极限承载力的计算程序,并将其应用于钢筋混凝土箱形梁极限承载力的分析.计算中,混凝土本构关系采用多轴强化塑性模型在应变空间中构建的三维本构关系;混凝土开裂采用正交分布裂缝模型模拟;钢筋按实际情况模拟,并考虑为理想弹塑性材料.通过分析,计算结果与试验结果能很好吻合,表明了计算理论及其程序的有效性和正确性.由于该方法能克服壳体单元或梁段单元法的缺陷,在计算钢筋混凝土箱形梁极限承载力方面非常有优势.

大跨预应力混凝土桥梁极限承载力计算

针对大跨预应力混凝土桥梁极限承载力的计算问题,提出建立在三维实体退化虚拟层合单元理论基础上同时考虑结构双重非线性的空间分析计算方法,并对大跨预应力混凝土桥梁极限承载力计算中的一些关键问题进行了探索研究,包括三维空间预应力效应的模拟;成桥内力的正确考虑;正确计及加载历史等。最后以一座典型的预应力混凝土连续刚构桥为例,给出了其具体的计算结果。分析表明,本文为考虑空间效应和破坏形态的大跨预应力混凝土桥梁全桥极限承载力分析提供了一种合理有效的途径,且计算方法具有很强的通用性。