梁元修正拉格朗日法的刚体检验和节点力计算

分析梁单元修正拉格朗日法的刚体检验和增量节点力计算.根据欧拉-伯努利假定,推导考虑2阶效应的截面转角表达式,得出转角不仅与横向位移导数有关,还与轴向位移导数有关.采用虚功原理,推导出符合刚体检验的几何刚度矩阵,指出几何刚度矩阵不满足刚体检验的原因是采用了转角与横向位移导数的线性假定.分析多种计算增量节点力的方法;利用同一刚度矩阵计算增量节点位移、增量节点力,得出欲求构形的节点力向量后,必须通过由已知构形到欲求构形的近似坐标变换得到欲求构形单元的轴力、剪力、弯矩和扭矩.数值计算结果表明,采用切线刚度矩阵计算增量节点力的方法是有效的,几何刚度矩阵通过刚体检验与否对计算结果无明显影响.

平面框架几何非线性分析的修正拉格朗日-协同转动联合法

提出了一种几何非线性有限元分析平面框架的方法。应用修正拉格朗日(UL)法计算单元的增量节点位移;计算增量节点力采用了协同转动法,使用的协同构形(Cr)是由前一个平衡构形(C1)经刚体运动后得到。以单元节点的增量自然变形为参数表示出Cr构形下的虚功方程;推导得出了C1构形中单元增量节点位移向量与Cr构形中节点增量自然变形之间的关系;把得到的关系式代入虚功方程,得Cr构形中计算增量节点力的切向刚度矩阵;所得的切线刚度矩阵能通过刚体检验。考虑了加载变形对后续分析的影响,导致切向刚度矩阵增加了与加载变形有关的刚度矩阵。算例结果表明:提出的方法可以采用较少单元达到UL法同样的计算精度;加载变形产生的刚度矩阵能有效地提高计算效率;但变形较大时,加载变形产生的刚度矩阵会导致膜锁。

大跨度斜拉桥梁塔几何非线性耦合分析

讨论了大跨度斜拉桥的几何非线性行为的处理方法 ,针对梁 -柱非线性大位移问题考虑梁 -柱之间的相互作用 ,推导了梁单元有限位移描述的有限元格式 ,建立了以修正拉格朗日法为基础的非线性有限元方程 。

高耸钢管塔K型结点极限承载力的试验研究与理论分析

对某高耸钢管塔带连接板的K型结点进行足尺模型试验,探讨极限承载力情况下的破坏现象和破坏机理,采用圆环-母线梁分离模型,根据钢管能量理论和虚功原理,推导出三管轴力作用下带连接板K型钢管结点的极限承载力公式,发现极限承载力不仅与主管壁厚、管径、结点板长度相关,还与主管轴向压力密切相关,同时提出了钢管在组合外力作用下存在临界轴压系数的概念。为K型钢管结点极限承载力设计提供依据。