变截面梁单元力学模型的建立

通过研究变截面杆件 ,建立了一种宽度自适应的变截面梁单元模型。利用能量的方法 ,推导出变截面梁单元 (契形单元 )

变截面梁单元方管塔身有限元参数化建模与分析

文中使用Ansys有限元软件以梁杆单元建模方式对塔式起重机塔身进行APDL参数化建模,建立了等截面梁单元模型、变截面梁单元模型和实体模型,对这3种模型分别施加相同的约束与载荷,以实体模型的数据为基准,研究变截面梁单元模型的精确性与可行性,并分析了多节变截面梁单元方管塔身的受力情况。

变截面梁单元刚度矩阵的推导及影响因素分析

基于能量变分原理,推导变截面空间梁单元刚度矩阵,得到2结点与3结点变截面梁单元刚度矩阵的具体表达式,并通过对比相应Ansys单元类型的计算结果验证其正确性。在此基础上,采用Ansys建立变截面连续梁模型,分析变截面单元简化为等截面单元、梁高变化线形及变截面单元划分长度对变截面连续梁静力位移的影响。分析结果表明:推导的变截面梁单元刚度矩阵可用于变截面结构的有限元分析,并可为有限元计算程序的编制提供参考;在建立变截面连续梁有限元模型时,宜将变截面单元划分长度控制在变截面段长度的1/7以内,当单元划分长度达到变截面段长度的1/6~1/5时,不宜采用等截面对其进行简化;梁高变化线形对变截面连续梁的质量分布影响较小,而对其刚度分布影响较大。

基于静力凝聚的高精度变截面梁单元及其几何非线性分析研究

基于Euler-Bernoulli梁单元基本假定,通过静力凝聚获得截面特性沿单元轴向连续变化的变截面梁单元高精度刚度矩阵,并提出一种基于随动坐标法求解变截面梁杆结构大位移、大转动、小应变问题的新思路。首先依据插值理论和非线性有限元理论推导出三节点变截面梁单元的切线刚度矩阵,然后使用静力凝聚方法消除中间节点自由度,从而得到一种新型非线性两节点变截面梁单元。结合随动坐标法,在变形后位形上建立随动坐标系,得到变截面梁单元的大位移全量平衡方程。实例计算表明,该新型变截面梁单元具有较高的计算精度,可应用于变截面梁杆系统大位移几何非线性分析。

变截面Timoshenko梁的单元刚度矩阵

变截面构件在工程中应用广泛,在对变截面梁进行数值计算时,需要建立变截面梁单元的刚度矩阵。该文采用势能驻值原理,考虑了轴力引起的几何非线性和剪切变形的影响,将梁截面刚度的变化率作为小量,得到了近似到二阶的单元刚度矩阵。在构造位移模式时,从梁的微分平衡方程出发,得到同样近似到二阶、分别以三次和五次多项式表示的剪切和弯曲位移模式。该文还证明了单元刚度矩阵的奇异性,给出了轴压刚度的表达式,定量论证了与某些精确解的误差,表明在一定范围内,该文的结果具有足够的精度。最后以一个计算实例说明该文的单元刚度矩阵具有较快的收敛性。

高速铁路变截面梁桥车致振动及徐变影响分析

基于Hertz弹性接触,推导了考虑徐变变形的轮轨接触单元动力方程,给出了简化的变截面梁单元质量和刚度矩阵,建立了列车-轨道-桥梁耦合振动方程。针对实际预应力混凝土连续梁桥,计算了徐变变形引起的不平顺(徐变不平顺),结合随机不平顺,并考虑两者的组合,对比分析了3种轨道不平顺对系统动力响应的影响。结果表明:推导的变截面梁单元是合理有效的;桥梁共振效应显著,应按实际冲击系数进行设计,并考虑每个位置的动力响应;徐变不平顺对桥梁响应影响很小,但能明显增大车体加速度和接触力,会引起强烈的梁端冲击,应重视控制徐变变形及形成的梁端折角;随机不平顺能显著增大接触力、桥梁和车体加速度;而组合不平顺能导致系统最不利状态。

变截面格构式结构轴压临界力的高效分析方法

变截面格构式结构为工程实际中常见的复杂杆系结构,为高效、准确地分析其轴压稳定性问题,利用三次样条函数建立变截面格构式梁单元的位移场,基于有限元插值理论推导变截面梁单元的切线刚度矩阵。通过静力凝聚法消除单元节点的曲率自由度,获得一种全新的两节点变截面格构式梁单元。基于该新型变截面格构式梁单元,采用有限单元法研究悬臂变截面格构式结构和中间等截面两端变截面的组合格构式结构在典型约束下的失稳临界力,并将计算结果与Timoshenko精确解进行对比。结果表明,推导的变截面格构式梁单元是正确的和有效的,该新型梁单元可高效的应用于变截面格构式结构轴压临界力分析。

加腋梁工程特性有限元参数分析

近年来随着加腋梁在工程中应用日趋广泛,对加腋梁的力学性能分析提出了要求。本文采用平面应力单元模拟加腋梁在承受均布荷载作用下的弹性变形和内力,通过60组模型给出了一系列加腋参数下加腋梁对应的内力和弹性变形,并对加腋后梁的弹性受力性能进行分析,给出了仅和加腋高比α、加腋长比β有关的支座弯矩系数、跨中位移系数的取值计算图表。

砼斜拉桥施工过程稳定性分析

利用ANSYS中的变截面梁单元,对砼斜拉桥进行三维有限元稳定性分析。以荆州长江公路大桥为例,计算了该桥全桥在施工过程中的稳定特征值。计算结果表明该桥全桥在施工过程中的稳定性可以得到保证,但施工时要注意主梁的稳定性。

斜腿刚构桥的内力分析

按照能量原理推导了变截面梁单元的刚度矩阵。