线性分布基床系数弹性地基梁有限单元法改进

弹性地基梁法常用于研究土和结构的相互作用,对于均布荷载和边界条件简单的弹地基梁,采用理论解即可方便地进行计算。侧向荷载作用下桩体、嵌入式挡墙一般根据弹性地基梁理论进行分析,并假定基床系数随深度增加。对于基床系数呈线性分布或呈均匀分布但边界条件复杂的弹性地基梁理论求解困难,通常采用有限差分法或有限单元法近似求解。采用有限单元法计算线性分布基床系数弹性地基梁时,若单元划分数量不够,就存在计算精度不足的问题。采用加权余量法推导了更为精确的2节点5次位移函数和相应的单刚矩阵,得出了线性分布荷载作用下挠度的5次多项式近似解,从而实现只需划分很少的单元数,节点位移及单元内位移的分布即可达到较高的计算精度,极大地提高了计算效率,单元内力的分布可直接由位移函数导出,简化了后处理计算程序。

弹性地基叠合板梁力学模型的有限单元法

本文就板体轨道的应力分析,建立弹性地基叠合板梁力学模型,钢轨取直梁单元,轨下基础板体取短形薄板单元。将板体轨道视作整体结构,按文克勒地基模型推导出有限单元法的理论计算公式,编制实用计算程序。用本方法计算铁路板体轨道,可同时计算钢轨和轨下基础板体沿平面两个方向上的竖向位移、内力以及地基反力的变化规律,从而克服了现有计算方法的偏面性。

变截面弹性地基梁分析的有限单元法

在多跨框架结构情况下,工程上通常需要采用变截面条形基础来调整由于跨度不同而引起的基础沉降差过大和基底反力不均匀问题。然而,用现有的理论来分析变截面条形基础是比较困难的。以Winkler弹性地基梁理论为基础,从理论上推导出了变截面弹性地基梁的有限单元法方程,并编制了分析程序。通过对比分析证明本文方法是可靠的,其计算结果与有限差分解的结果非常吻合,且分析方法简单、应用方便。

基于直接刚度法的弹性地基深梁单元

为研究弹性地基深梁的受力及变形性能,根据双参数弹性地基模型和Timoshenko深梁模型的基本方程,建立了弹性地基深梁挠度控制方程,求得了挠度方程全解,并给出了弹性地基深梁梁轴转角、截面弯曲转角及剪切角的表达式;结合节点位移条件,得到了位移系数;根据节点力方程建立了刚度平衡方程,给出了弹性地基深梁的刚度矩阵方程及均布荷载的等效节点力向量。在此基础上,分别计算了均布荷载、跨中集中力、两端集中力、两端集中力矩等荷载工况下的节点位移,求得弹性地基深梁挠度曲线,验证了本文给出的刚度矩阵方程及等效节点力向量的合理性及适用性。

弹性地基Timoshenko梁单元在ABAQUS软件中的应用

利用ABAQUS软件中的自定义单元接口,采用Fortran语言开发弹性地基Timoshenko梁单元程序.通过与经典解的比较,验证所编弹性地基Timoshenko梁单元程序的准确性.该单元不仅考虑了地基弹簧受拉脱开的特点,而且还考虑了曲形梁单元内结点不在一条直线上的特点.采用所编写弹性地基梁单元分析青草沙原水过江输水工程,计算规律与已建类似工程实测结果相同.

弹性地基梁的单元刚度矩阵及其固端内力

引进弹性地基梁单元特征矩阵和积分常数矩阵的概念 ,揭示了特征矩阵和积分常数矩阵互为逆矩阵这一事实 ,使得求解弹性地基梁的问题变得简单明了 .提出的求弹性地基梁单元刚度矩阵的方法以及求其上作用均布荷载的固端内力的方法 ,物理概念明确 ,编程简单 。

弹性地基梁单元的二次开发与应用

基于Euler梁理论和最小势能原理推导了带轴力项的Euler梁单元的刚度矩阵。结合弹性地基梁理论与坐标转换矩阵得到了在整体坐标系下的弹性地基梁的刚度矩阵。据此编制了ABAQUS用户单元子程序,进行了算例验算,结果表明:所编写的弹性地基梁单元精度高,可以用于工程实际计算。

多单元弹性地基梁计算

依据文克尔基本假定 ,利用初参数法推导出不同地基及不同地基梁截面弹性模量的多单元弹性地基梁计算公式 ,并用已编制的 QBASIC语言计算程序 ,通过实例计算 ,结果正确、合理 .

弹性地基上Timoshenko梁的精确数值解

研究了弹性地基上Timoshenko梁的高精度有限元分析方法,利用控制微分方程的基本解建立了单元形函数,提出了弹性地基上Timoshenko梁分析的Trefftz单元。通过对引入的非节点自由度进行静力凝聚,得到的精确单元与常规单元具有相同的节点自由度。文中还讨论了有效降低计算过程中舍入误差的方法。算例结果表明,采用提出的新单元,只需使用极少的单元即可获得数值精确解。

弹性地基梁小波有限元分析

为了提高有限元法对弹性地基梁的变形和固有振动的分析精度,将小波分析的“多分辨”分析思想引入传统有限元法。利用Daubechies小波尺度函数作为单元插值函数,构造了用于弹性地基梁弯曲变形和自振固有频率分析的小波单元,给出了单元矩阵的计算方法。经编制程序,对典型算例计算表明,在总自由度数相当条件下,该单元分析精度高于传统三次弹性地基梁单元,特别是在低阶固有频率的分析中具有更明显的优势。

考虑摩擦效应时文克尔弹性地基上的杆系有限单元法

根据梁与地基之间的内力和变形协调关系推导出考虑摩擦效应时的文克尔弹性地基上杆系有限单元法的单 元刚度矩阵。计算分析表明:当地基比较坚硬且与梁的接触较为粗糙是时,摩擦效应将会较显著地减小结构 的内力与变形。

弹性地基上梁的GDQ振动分析

弹性地基上梁的振动问题求解一直受到工程界的广泛关注。本文应用广义微分求积法(GDQ)对弹性地基上梁进行动力分析,求出其前5阶固有频率,并与用微分求积单元法(DQEM)和有限元法(FEM)的计算结果进行对比,结果表明GDQ计算工作量小而精度高。

弹—粘塑性地基上的弹性梁的有限元分析

本文分析了弹-粘塑性地基上弹性梁的计算原理,给出了利用有限单元法解决该问题的具体公式和程序实现方法,并通过数值解的例子说明了在基坑工程中弹-粘塑性地基对支护体系的影响。

有限元法计算弹性地基梁及软件编制

本文介绍按杆件有限元进行弹性地基梁计算的方法。处理过程中把梁体和地基分别考虑,再按位移连续或反力为零的条件把两者联系起来。这样对实际情况就具有较灵活的适应性,能按各种地基模式进行计算。据此编制的计算机软件与通常的链杆法相比较,当单元数与链杆法的链杆数相同时,本方法有较高的精度;在要求精度相同时,本方法所需单元数远少于链杆法所需的链杆数,因此具有较高的效率。

超高层建筑空间巨型框架与其基础地基共同工作的简化分析新方法

对超高层建筑空间巨型框架的结构分析提供了一种新的简化分析模型(二级框架柱考虑其轴向刚度作为巨型梁的文克勒弹性地基),利用这种模型分析了上部结构、基础、地基的共同工作。又对二级框架梁、柱考虑其弯曲刚度作为巨型柱的剪切型弹性地基得出了改进的简化分析模型,其计算精度与精确解很接近。在此基础上考虑了基础结构,并考虑了地基的弹性变形,建立了由巨型文克勒弹性地基梁和巨型剪切型弹性地基柱组成的空间巨型框架与其基础、地基共同工作的模型,并通过算例进行分析计算。计算结果表明:共同工作的分析模型是合理的、可行的,从而为超高层建筑巨型框架与其基础地基的整体共同工作分析提供了一种可行的简化方法,并给出了几点对此类结构的初步设计有指导意义的结论。

超高层建筑巨型框架与其基础地基共同工作的简化分析

对软土地基上的超高层建筑空间巨型框架提出了一种新的简化分析方法.将空间巨型框架结构中的辅助框架柱只考虑其轴向刚度,沿巨型框架梁的轴线方向连续化后,作为巨型梁单元的文克弹性地基,把巨型梁按文克弹性地基梁来处理,然后将巨型柱和巨型文克弹性地基梁组成空间巨型框架,在考虑了地基的弹性变形后,用矩阵位移法进行位移和内力计算.算例计算结果表明:新的简化方法是合理的、可行的.

土与地基梁相互作用刚度矩阵的分析方法

从弹性地基梁的挠曲线控制微分方程入手，考虑轴力的影响，结合节点单位转角和位移分析，得到了一种相对精确而简便的单元刚度确定方法，算例验证了本方法的正确性和适用性。

两种新型的弹性地基梁单元及其在超高层建筑结构简化分析中的应用

将超高层建筑空间巨型框架的巨型柱和梁分别简化成剪切型弹性地基梁和广义Winkler弹性地基梁单元,导出其单元刚度矩阵后,再按空间刚架分析计算,得到一种简化分析方法。简化巨型框架柱时,考虑与其相连的二级框架梁、柱的弯曲刚度,并将其作为巨型柱的剪切型弹性地基,构造出剪切型巨型弹性地基梁单元;简化巨型框架梁时,只考虑与其相连的二级框架柱的轴向刚度,并将其作为巨型梁的Winkler弹性地基,构造出广义Winkler巨型弹性地基梁单元。算例表明:简化计算的模型不仅是合理的、有效的,而且其计算结果的精度几乎与精确解有同级的精度。

考虑水平力作用的改进型文克勒地基模型

针对文克勒地基模型不能计算在水平力作用下的弹性地基梁的不足,提出了改进的文克勒地基模型.依据文克勒基本假定,考虑水平力对梁剪力和弯矩产生的影响,采用位移法推导出弹性地基梁梁单元劲度矩阵的修正项,形成可以用于计算承受水平力的弹性地基梁梁单元劲度矩阵,并编制了相应的有限元计算程序.计算表明,采用本模型计算承受水平力作用的弹性地基梁,可以进行合理的结构设计.

超高层建筑空间巨型框架自由振动计算的新方法

该文是在前一个简化计算模型的基础上(即将空间巨型框架简化为巨型柱和弹性地基上的巨型梁的组合,二级框架柱考虑其轴向变形作为巨型梁的Winkler弹性地基,按空间刚架进行刚度分析,建筑物的质量集中于巨型梁的楼层,按空间杆系-层模型进行振动计算),进一步将巨型框架柱考虑为剪切型弹性地基上的巨型柱(二级框架梁、柱考虑其弯曲变形作为巨型柱的剪切型弹性地基),使简化振动模型更为合理,极大地提高了计算的精确度,为超高层建筑空间巨型框架的振动分析提供一个合理可行的算法。