几种典型板考虑初始荷载效应的基频近似解

基于两组板考虑初始荷载效应的动力控制微分方程:一般形式的动力控制微分方程和极坐标形式的动力控制微分方程,运用Galerkin(伽辽金)法求解得到了简支矩形板、固支矩形板、简支等边三角形板、固支椭圆形板、简支圆形板和固支圆形板6种典型板考虑初始荷载效应的自由振动基频(第一阶频率)近似解.通过与相关文献提出的有限元法计算结果对比,验证了公式的正确性.基频近似解表达式简单明了,物理意义明确,清楚地说明了初始荷载及相关因素对板自由振动基频的影响,直观地说明了板的初始荷载效应这一概念.计算分析表明:初始荷载的存在增加了板的弯曲刚度,提高了板的自振频率.这种初始荷载效应对频率的影响主要受初始荷载大小、跨厚比及边界条件等因素的影响.在计算分析和设计中应考虑并重视这种初始荷载效应对板计算分析带来的影响.

任意形状板考虑初始荷载效应的动力特性有限元分析

基于板考虑初始荷载效应的动力控制微分方程,运用等参变换方法,提出了任意形状板考虑初始荷载效应影响的动力有限元分析方法,编制了相应程序。同时,为验证提出的有限元方法的正确性,分别运用伽辽金法、瑞利法求解了几种典型板考虑初始荷载效应的基频近似解和简支正方形板考虑初始荷载效应的前三阶频率近似解。对比验证说明了提出的基于等参变换的任意形状板考虑初始荷载效应的动力有限元分析方法和频率近似解正确、有效。并通过计算分析,讨论了初始荷载大小、板的厚度等因素对板自振频率的影响,结果表明:初始荷载的存在提高了板的自振频率,并主要与荷载大小,板的跨厚比和边界约束条件有关。计算分析中应重视初始荷载效应对板的结构行为产生的影响,以做到精确分析和合理结构设计。

初始荷载效应对板的稳定性影响分析

运用变分原理,推导了考虑初始荷载效应情况下板的屈曲控制微分方程。以微分方程为基础,运用伽辽金法解得了简支矩形板考虑初始荷载效应的屈曲临界荷载系数近似解;同时,提出了考虑初始荷载效应情况下板的稳定有限元公式。对比验证了考虑初始荷载效应情况下,简支矩形板的屈曲临界荷载系数近似解和稳定有限元公式的正确性。并通过本文建立的有限元公式深入分析了考虑初始荷载效应情况下,初始荷载、板的厚度对板稳定性的影响,得到了如下结论:初始荷载效应提高了板的屈曲临界荷载;初始荷载越大,或板的厚度越薄,或边界约束越弱,初始荷载效应对板的屈曲临界荷载提高越明显。

四种非正交边界板考虑初始荷载效应的后期荷载位移近似解

基于考虑初始荷载效应情况下板的一般形式的静力平衡微分方程,运用坐标变换得到了轴对称情形,考虑初始荷载效应后圆形板的极坐标形式的静力平衡微分方程.运用Galerkin法解得了简支等边三角形板、固支椭圆板、固支圆形板和简支圆形板四种非正交边界板考虑初始荷载效应的后期荷载位移近似解.采用相关文献提出的有限元法验证了近似解的正确性.各位移近似解表达式简单、物理意义明确,清楚地反映了初始荷载及相关因素对后期荷载位移的影响.计算分析表明:初始荷载效应提高了板的弯曲刚度,减小了板的后期荷载位移;板的初始荷载效应主要受初始荷载、跨厚比及边界条件等因素的影响.

考虑初始静力荷载效应的框架结构部分底层柱失效时的瞬时动力分析

为研究高层建筑结构整体性问题中连续倒塌问题,采用有限元方法模拟高层结构底层边柱突然失效时的瞬时动力响应。从计算结果可以看出,动力分析的水平位移比静力作用的最大水平位移大很多并以静力位移为中心上下波动,并在阻尼作用下收敛到静力位移。初始静力荷载效应使瞬时动力响应的振幅比无初始静力荷载效应的结构的水平和竖向位移振幅小。初始静力效应对结构瞬态响应的影响与刚度、质量、阻尼等因素有关,刚度越小,质量、阻尼越大时,初始静力荷载效应对结构最大位移影响越小。在对底层边柱突然失效的高层结构进行分析时,必须计算结构的瞬时动力响应。建议以较为简单的无初始静力荷载效应时的瞬时动力响应作为结构设计依据,其结果趋于安全。

可液化场地桩基震后水平变形预测模型研究

近海海域实测数据显示,风机主要承受大幅值、长历时的水平向环境荷载。在服役周期内,位于高烈度区域内的近海风机遭受地震作用的概率极大。这些持续性的、量值巨大的初始水平环境荷载对风机的地震响应所产生的影响尚不清晰,目前相关研究多基于数值模拟方法。以福建海域某拟建近海风电场为对象,利用ZJU−400超重力振动台,开展了嵌岩桩单桩基础在砂土中的超重力物理模型试验,揭示了初始水平荷载与地震动荷载耦合作用下的桩身弯矩和位移响应。此外,引入超孔压参数来表征耦合荷载作用下的桩-土弱化效应,建立了能反映不同超孔压比下的大直径单桩基础桩身土反力-桩-土水平位移曲线模型。结合非线性Winkler地基梁理论框架,所构建的预测模型可以较有效地预测近海风机嵌岩单桩在初始水平荷载作用下的震后弯矩及位移分布。