钢管混凝土受压构件的弹塑性承载力分析

采用基于纤维模型的分段分块的杆系结构有限元方法,推导了钢管混凝土压弯构件的弹塑性刚度矩阵,提出了计算钢管混凝土压弯构件弹塑性稳定承载力的计算模型,编制了相应的计算程序.采用提出的方法和程序,计算了圆管截面的钢管混凝土轴向受压、偏心受压长柱的弹塑性极限承载力,理论分析结果与文献报道的试验和理论结果吻合良好.

地基弹塑性承载力安全性研究

随着对地基承载力理论研究的深入及大量工程实践的开展,暴露出弹性理论的诸多缺陷。基于弹-塑性理论,对以前学者的地基分类进行改进,推导出地基的临塑承载力、弹-塑性承载力以及极限承载力的公式,并且为了更好地进行地基土处于非线性变形阶段弹-塑性承载力的计算,提出了弹-塑性承载力利用率的概念;针对以前学者提出的危险度的概念,由于其不能在工程实际工程中很好地推广应用的缺点,给出了具有工程意义的弹-塑性承载力安全度Kep这一参数。结合工程实际说明只要Kep满足要求,地基土可用到非线性变形阶段,由此理论设计地基基础,造价将大大降低。

连续梁的塑性承载力及变形能力研究

影响连续梁塑性变形及塑性承载力大小的因素很多,如截面形式、跨度、加载荷载方式、跨长比等,这些影响在确定塑性承载力时是不能忽视的。对比了在不同加载方式及跨长比时,连续梁的极限承载力和变形能力。结果显示,等跨单边加载与双跨加载时两者极限荷载相等,但单跨加载,达极限荷载时挠度大于两跨加载。连续梁跨度相差较大时,其极限承载力降低,对承载不利。且达极限承载力时,塑性变形能力也加大。

钢管混凝土拱肋面内弹塑性承载力分析

采用基于纤维模型的分段—分块的杆系结构有限元方法 ,推导了钢管混凝土拱肋的弹塑性刚度矩阵 ,提出了计算钢管混凝土拱肋弹塑性稳定承载力的计算模型 ,编制了相应的FOR TRAN程序 .采用本文方法 ,计算了圆管截面钢管混凝土拱肋的面内弹塑性极限承载力 。

几何缺陷对索拉穹顶弹塑性承载力的影响分析

利用有限元对索拉穹顶进行了特征值屈曲分析,得到了索拉穹顶的屈曲模态,并确定出最不利的屈曲模态阶数。通过讨论几何缺陷形式、大小的变化对结构弹塑性承载力的影响,进一步分析了预应力和杆件截面变化时几何缺陷对弹塑性承载力的影响。分析结果表明:第二阶特征值屈曲模态的缺陷形式对结构最不利;随着拉索预应力的增加,几何缺陷对弹塑性承载力的影响先不变后减小;钢杆件截面改变时,几何缺陷对弹塑性承载力的影响基本不变。

热轧方矩管连续梁塑性承载力研究

为研究热轧方矩管连续梁在荷载作用下的塑性承载力,采用有限元软件ABAQUS建立考虑几何初始缺陷和残余应力的有限元模型。基于已有的试验数据,验证了建立的有限元模型的正确性,分析钢材的强度等级、截面高宽比、板件宽厚比、集中荷载作用位置对连续梁塑性承载力的影响。将有限元结果与连续强度法、欧洲规范EN 1993-1-1的计算结果进行对比。结果表明:对于欧洲规范中的Ⅱ类截面,塑性设计建议允许适用。与现有设计方法对比,连续强度法是一种更为有效的设计方法,能够很好地考虑塑性重分布。最后,基于大量的数值研究,提出了适合连续梁塑性设计的截面相对宽厚比的建议值。

张弦空间结构的弹塑性极限承载力分析

张弦空间结构是一种性能优越、结构形式丰富、具有广阔应用发展空间的结构形式,近年来已在大跨度公共建筑中得到了广泛的应用。虽然对几种典型工程结构的静、动力性质及施工方面的研究取得了较多成果,但对这一类空间结构的极限承载力、极限状态发展过程的分析仍存在许多不足。为研究此类结构弹塑性极限状态发展过程的共性与特点,以3个体育馆屋盖张弦空间结构为研究对象,采用有限元方法对结构进行弹塑性极限承载力全过程分析,分析张弦空间结构的屈服机制、失效机制和滑动支座张弦结构的全过程反应特征,总结大跨度空间结构的内力重分布规律和荷载传递规律。分析表明,张弦空间结构的预应力索杆体系可有效提高结构的刚度和极限承载能力,张弦结构的极限承载力通常由强度控制;结构的空间几何形态是影响结构刚度和塑性发展过程的关键因素。此研究增进了对大跨度张弦结构空间工作性能的理解,有助于指导结构设计。

开口薄壁杆件的塑性极限承载力研究

为了研究开口薄壁杆件的塑性极限承载力,采用空间杆件广义屈服准则定义单元承载比、结构的承载比均匀度及基准承载比的概念和计算表达式,据此建立了弹性模量调整的计算公式,进而提出了薄壁杆件结构的极限承载力分析的弹性模量缩减法。算例结果表明,弹性模量缩减法具有良好的计算精度和计算效率。算例分析表明,工字形薄壁杆受偏心荷载作用时,对结构破坏影响最大的内力是弯矩,其次是扭矩;工字型薄壁杆的极限承载力随翼板厚度或腹板厚度的增加而提高,且对前者的变化更敏感。

桁架结构弹塑性屈曲承载力计算方法

针对桁架结构稳定承载力问题,本文提出了一种弹塑性屈曲承载力计算方法。在考虑荷载分布形式、结构形式、节点连接以及材料非线性的影响下,确定桁架结构的最不利杆件,并基于最不利杆件的弹塑性屈曲承载力计算结构的弹塑性屈曲承载力。应用该方法对单杆桁架模型和简单桁架进行弹塑性屈曲承载力分析,并与有限元软件ABAQUS分析的屈曲承载力进行对比。所估算的屈曲承载力与有限元模拟特征值屈曲分析和riks分析模拟的屈曲承载力较为接近。进而验证了本文所提出的桁架结构弹塑性屈曲承载力计算方法,即通过参考杆件屈曲承载力估算桁架结构屈曲承载力下限值的方法,是可行与可靠的。

钢闸门面板弹塑性极限承载力计算

钢闸门的面板在进入弹塑性阶段后 ,仍有很大的强度储备 .根据板壳理论及结构塑性极限分析定理 ,分别推求出了钢闸门面板的弹性极限承载力及塑性极限承载力 ,从而给出了钢闸门面板设计公式中的弹塑性调整系数的理论值 。

2010年上海世博会主题馆屋盖结构弹塑性极限承载力分析

以上海世博会主题馆屋盖结构为研究对象,采用通用有限元程序ANSYS对结构整体模型和屋盖单独模型进行弹塑性极限承载力全过程分析,分析结构的屈服机制、失效机制和结构在屋盖单独模型和整体模型中的全过程反应特征。分析表明,张弦桁架结构的预应力索杆体系可有效提高结构的刚度,结构塑性发展遵循连续梁结构的力学性态,结构的弹性支承边界条件在一定程度上能提高结构的极限承载能力。

可抬起柱脚连柱支撑钢框架塑性极限承载力分析

可抬起柱脚连柱支撑钢框架是一种新型可更换构件的结构体系,提出了一种可抬起柱脚的构造形式,分析了水平地震作用下该结构体系的变形特征。建立了连柱钢支撑框架极限状态下的典型屈服机制,基于虚功原理和小变形假定,推导出多高层连柱钢支撑框架的水平极限承载力计算公式。采用有限元软件ABAQUS建立了3层算例模型,其中可抬起柱脚采用非线性弹簧单元Spring2模拟,对其进行推覆分析,并与极限承载力计算的结果进行比较。研究表明:水平荷载作用下,连柱的柱脚向上抬起,耗能连梁两端相对运动明显,塑性损伤充分发展;有限元计算结果验证了极限承载力计算公式的合理性,此公式可为工程设计提供参考依据。

弹性支承圆弧钢浅拱弹塑性极限承载力分析

实际工程中许多拱结构支承于其他结构之上,下部结构对拱脚的约束并非完全刚性,在这种情况下拱脚约束可以简化为水平和转动弹性约束。采用ANSYS有限元分析软件,在考虑初始缺陷、几何非线性和材料非线性的基础上,针对工字形截面水平和转动弹性支承圆弧钢拱进行了参数化分析。研究了不同荷载工况下水平和转动弹性支承拱的弹塑性极限承载力、极限状态下拱脚的支座位移,对已有的设计公式进行了修正。

外包柱脚塑性抗弯承载力计算分析

GB50011-2001《建筑抗震设计规范》未对矩形钢管混凝土柱外包式柱脚的抗震设计方法进行明确说明,但最新实施的GB50011-2010《建筑抗震设计规范》明确规定了这种柱脚与基础连接的极限承载力的计算方法。结合工程实例,对外包式柱脚依据新旧抗震规范的计算方法进行对比分析,同时对这种柱脚节点的抗震设计方法进行探讨。

基于平衡荷载态整体优化的双向张弦梁弹塑性极限承载力参数分析

为了研究基于平衡荷载态整体优化的双向张弦梁结构在弹塑性极限承载力方面的特征与规律,对影响结构承载力的主要因素:结构缺陷、荷载非对称性、支座形式、撑杆高度、预应力大小等进行了系统的弹塑性极限承载力分析。结果表明:双向张弦梁对初始缺陷并不敏感;结构设计、施工时对可能出现的非对称分布荷载需要仔细验算;在结构使用期内,一端固定铰支座,一端滑动铰支座是较为合理的支座形式;撑杆高度可明显提高结构极限承载力,同时应力比不大;双向张弦梁结构下弦索的预应力存在一个最优值,过大或过小都会使结构构件过早进入塑性。

大跨度杂交结构弹塑性极限承载力分析

内力重分布能力是大跨度空间结构工作性能和安全性能分析的新角度.对新型大跨度张弦网壳杂交结构进行弹塑性极限承载力分析,分析了完好结构和存在局部失效构件的张弦网壳结构极限承载力、荷载传递路径、内力重分布规律,并探讨了"冗余构件"与"必要构件"的转化问题.确定了结构的塑性发展过程和极限状态,总结了大跨度空间结构的内力重分布规律.构件失效后结构的内力重分布能力反应了构件的重要性和结构的安全性.

部分端板连接梁柱组合节点抗弯承载力计算

目的对部分端板连接梁柱组合节点进行弹塑性分析,提出此类节点塑性抗弯承载力的计算方法.方法采用ANSYS有限元软件建立部分端板连接梁柱组合节点模型,与已有试验数据对比验证其模拟的可靠性.对部分端板连接梁柱组合节点进行参数分析,研究节点弯矩与转角之间的关系,探讨抗弯承载力的计算方法.结果提出了计算节点塑性抗弯承载力的精确计算方法,该方法的计算结果与有限元分析结果基本一致,相对误差小于10%,计算方法的精度优于欧洲规范计算方法.结论新方法能很好计算部分端板连接钢框架组合节点塑性抗弯承载力,可为制定相关规范提供借鉴.

预应力钢桁架结构的设计与极限承载力分析

介绍了钢桁架结构体系的布置特点,结合初始态张拉分析,提出合理运用张拉预应力的方法。考虑初始缺陷,着重进行几何非线性分析和弹塑性极限承载力分析,找出结构的破坏机制。计算结果表明结构具有足够的安全储备。

钢管壁哑铃形屈服线模式及承载力计算方法

基于组件法将钢梁-钢管柱螺纹锚固单边螺栓平齐端板连接简化为T形件-钢管模型,并利用参数化的有限元模型分析了T形件-钢管节点在单向拉伸荷载作用下钢管壁平面外受拉性能,发现了钢管柱壁新型的哑铃形屈服线模式。通过虚功原理,建立了钢管壁发生该屈服线模式的塑性极限承载力的计算方法。对不同参数的T形件-钢管节点钢管壁平面外受拉承载力进行了有限元分析,钢管柱壁塑性极限承载力的计算结果与有限元分析结果基本吻合。

复合材料及其结构塑性极限载荷的上限分析

从细观和宏观两个角度研究复合材料及其结构的塑性极限承载问题。在细观角度上 ,从基于材料细观结构代表性胞元出发 ,根据塑性极限分析中的上限理论 ,借助于均匀化理论和有限元方法 ,建立复合材料强度参数计算的有限元数学规划格式。在此基础上 ,模拟复合材料的屈服面 ,进而拟合出复合材料的屈服准则。在宏观角度上 ,针对由复合材料构成的结构 ,根据数值模拟得到的屈服准则 。