ABAQUS中三维梁单元材料单轴本构模型的二次开发

为了在ABAQUS软件中实现对三维钢筋混凝土纤维梁单元的弹塑性计算,利用ABAQUS软件隐式模块下的用户自定义子程序接口UMAT,基于Mander受压骨架曲线、过镇海受压加卸载规则及滕智明受拉加卸载规则组合的混凝土本构理论和OpenSEES中Steel02采用的钢筋本构理论,在ABAQUS软件中开发了用于空间梁单元的混凝土和钢筋单轴本构滞回模型,并与已有的低周反复加载试验结果进行了比较。结果表明,本文基于ABAQUS软件二次开发的材料单轴滞回模型能够较好地模拟空间钢筋混凝土杆系结构的弹塑性滞回行为。

拱屈曲荷载分析的三维退化曲梁单元有限元法

在三维块体等参元及１６结点相对位移板壳元的基础上，引入梁的基本假定，考虑几何非线性，构造出三维退化曲梁单元，计算了梁、拱线弹性屈曲临界荷载．

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。

薄壁杆件稳定分析的三维退化梁单元法

根据梁的基本假定,修改了空间20结点等参数单元的弹性矩阵,构造出了20结点三维退化梁单元.用分区积分的方法,将三维退化梁单元应用于轴向压力和横向荷载作用下薄壁杆件的屈曲分析.由于该单元放弃了薄壁杆件横截面中线的剪应变为零或剪力流为常数的假定,故计算考虑了剪力滞后现象.数值算例的结果表明,三维退化梁单元收敛快、灵活,具有较好的精度.

三维退化纤维梁单元线性和非线性有限元分析

为了解决曲线梁、任意形状截面梁、以及复合材料梁等结构的计算问题,基于退化理论推导得到三维退化纤维梁单元。该单元采用平截面基本假设,考虑剪切变形的影响,用轴线节点位移表示梁单元任意一点的三维位移场。根据UL列式,推导得到该单元考虑几何非线性和材料非线性的切线刚度矩阵。由上述理论编制了有限元计算程序,通过对几个典型算例的分析,证明了这种纤维退化梁单元的精确性、高效性和通用性。

三维退化梁单元在变截面梁分析中的应用

在20结点等参元的基础上,通过引入虚拟节点和“虚拟材料区”,形成三维实体退化虚拟层合单元,并将其应用于变截面梁的分析。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,可方便地应用于大型复杂结构如大跨度曲线梁桥的计算。

三维纤维梁单元增量非线性有限元分析

以三维连续体介质力学和虚位移原理为基础,推导了增量更新拉格朗日(UL)列式,此列式中保留了大位移增量刚度矩阵项,并对此刚度矩阵进行修正使其成为对称矩阵.根据增量UL列式,推导出小应变、大位移、大转动三维纤维梁刚度矩阵.该梁单元的刚度矩阵考虑了复合材料非线性、大位移、大转动高度几何非线性.该单元采用平截面假定,忽略剪切变形的影响,以轴线节点的位移表示截面上任意一点位移.根据以上理论编制了分析程序,通过对几个算例分析,证明该方法的精确性、通用性.

三维杆系结构的几何非线性有限元分析

为了更准确地描述杆系结构的几何非线性性能,建立了一种基于三维梁单元有限元分析的计算方法。引入了考虑两方向曲率和扭转角变化的坐标转换矩阵来描述任意增量下的单元平移和转动;采用了包括轴向变形和扭转的非线性项的刚度矩阵来考虑高阶非线性项的影响。应用广义位移控制法进行增量迭代,编制了相应的三维梁单元非线性计算程序NL_Beam3D。通过对几个例子进行的分析,验证了该方法可较好地考虑结构几何非线性。

考虑剪切效应三维纤维梁单元的几何非线性增量有限元分析

该文以三维连续介质力学和虚功原理为基础,推导了增量U.L.有限元列式,该列式保留了大位移刚度矩阵项,并对该刚度矩阵进行修正使其成为对称矩阵。根据增量U.L.列式,推导了三维纤维梁单元的刚度矩阵。该单元采用平截面假定,以轴向节点位移表示截面上任意一点的位移,并结合Timoshenko梁理论来考虑剪切效应。以上原理编制分析程序,通过几个算例分析,证明了该方法的精确性、通用性。

架空输电线路分裂导线扭转刚度的计算

针对分裂导线扭转的非线性特征,提出了一种新的利用有限元数值模型计算分裂导线扭转刚度的方法。该方法在建模过程中考虑了导线、间隔棒以及塔线连接等因素的影响,可准确计算大变形、大扭转、几何非线性的分裂导线的扭转刚度。算例验证证明了所提出方法的有效性。通过分析分裂导线结构特征、导线覆冰以及分裂导线局部扭转对扭转特性的影响,得到了分裂导线扭转刚度随各种影响因素变化的规律。

超高层建筑空间巨型框架的水平力和重力二阶效应分析新方法

对超高层建筑空间巨型框架提出一个考虑水平力与重力相互影响的二阶效应的分析方法。将空间巨型框架简化为三维剪切型弹性地基上的压杆巨型柱和Winkler弹性地基上的巨型梁的组合,分别推导出它们的单元刚度矩阵,按空间刚架进行水平力与重力共同作用的二阶分析。为超高层建筑空间巨型框架提供一个合理、简化的二阶效应分析新方法。

ANSYS在胶带机高支柱的设计计算中的应用

简介有限元软件ANSYS对胶带机高支柱整体结构进行静力强度、刚度分析，受压杆件进行稳定性校核。

深水海底管道S型铺设影响因素分析

为了更全面系统地评估深水海底管道S型铺设过程中面临的高张力状态、高弯曲应力、大曲率变形、强接触作用以及管道整体几何线型等非线性因素的影响,结合海底管道铺设校核准则,针对我国南海典型海域环境条件,采用三维非线性梁单元对深水海底管道S型铺设开展动态有限元分析,得到了管道有效张力、等效弯矩、等效应力、等效应变的分布情况。对影响深水海底管道S型铺设的重要影响因素,包括托管架角度、管道铺设状态、管道壁厚等级等进行了分析。结果表明,目标工程托管架最优角度为25°;深水海底管道S型铺设应慎重选择充水铺设方式;管道壁厚对S型铺管有显著影响,实际铺设时应深入评估壁厚的影响。本文研究对深水海底管道S型铺设工程有一定的借鉴意义。

几何非线性与徐变共同作用下三维杆系结构有限元分析

几何非线性与徐变均为大跨或高耸柔性混凝土结构分析中必须考虑的重要因素,而现有计算方法通常只单独考虑,而未考虑两者的共同作用。基于几何非线性分析的随转坐标法和徐变效应分析的初应变法,该文首先建立三维梁元在随转坐标系下计入初应变效应的几何非线性平衡方程;再利用静力平衡原则,导出三维梁元在结构坐标系下同时考虑几何非线性与徐变的平衡方程,提供了详细的分析流程,编制了相应的非线性计算程序。以某大跨径混合梁斜拉桥混凝土桥塔为例,进行了考虑混凝土徐变效应的几何非线性分析;结果表明,无论是几何非线性还是徐变,单独考虑时得到的内力和位移结果均小于考虑两者共同作用得到的结果,因此在大跨或高耸柔性混凝土结构分析中考虑几何非线性与徐变共同作用是很有必要的。

连续箱梁桥内力增大系数的简化计算方法

通过对连续箱梁桥内力增大系数计算原理的简述,提出一种利用空间有限元分析软件计算连续箱梁桥内力增大系数的新途径,建立连续箱梁三维梁单元模型,在主跨跨中分别施加集中力和集中扭矩,求得主跨跨中的垂直挠度及扭转角,即可求算连续梁中任意一跨的增大系数。最后利用空间板壳有限元模型进行空间受力分析,结果表明该方法的实施过程简单,计算结果精度高。