用杂交法改善应力解的新型复合材料层合板单元

本文给出一种基于一阶剪切变形理论(FSDT)新型的、无闭锁的位移型四边形复合材料层合板单元TMQ20的列式;并根据Hellinger-Reissner变分原理,针对位移型复合材料板单元提出了一种新型应力杂交化后处理方法来改善单元计算应力的能力,使位移型单元可以简单和正确地预测层合板的应力,特别是层间横向剪应力的解。数值算例表明,经过改善的TMQ20单元具有位移型和杂交型有限元的双重优点,它不仅自由度少,列式简单,而且对位移和应力都可以得到高精度的结果,适用于从薄到中等厚度的复合材料层合板的计算。本文所提出的杂交化后处理方法的概念适用于改善任何种类的位移型单元的应力解。

三维虚拟层合板壳单元及其应用

层合结构已广泛地应用于各类工程领域。文中介绍的三维虚拟层合板壳单元,其主要特点是它允许同一单元由不同材料构成,有限元网格划分时可以把整体节点定义在结构的外部。这就使得该单元不仅可以应用于一般的层合结构计算,而且还可以应用于结构的形状优化设计。文中的经典算例说明了该单元的有效性。

虚拟层合板壳单元法在结合梁桥力学分析的应用

研究目的:钢一混结合梁是城市轻轨、客运专线等铁路建设中桥梁结构型式的发展方向之一。经典的有限元分析方法模型处理烦琐、单元剖分数量多,计算费时、结构的分析效率较低,并且不易准确模拟结构的实际受力特性,有必要寻找更为简便有效的结构分析方法。研究结果:多种方法的结果对比及分析表明了虚拟层合单元法的有效性、准确性及良好的适用性,为钢一混结合梁的力学分析提供了一种可靠有效的方法。

整桥-温度-重载耦合作用下钢桥面黏结层力学分析

建立了整桥鱼脊骨模型和基于复合材料层合板单元的铺装层体系计算模型.首先分析了整桥应力场及局部梁段的温度场对防水黏结层的作用效应以及最不利工况,然后得到黏结层在重载、整桥应力场及日照温度场耦合作用下的最不利层间剪应力.计算结果表明:整桥应力场作用时,黏结层在受扭梁段受层间横向剪应力为主,而在受弯及受拉梁段受层间纵向剪应力为主;当日照温度场作用时,受层间横向剪应力较大;重载作用下,黏结层层间横向剪应力明显大于纵向剪应力,且与荷载集度呈线性关系.在整桥-温度-重载多场耦合作用下,分析得到黏结层的最不利受力状态,并基于贡献率的概念,分析了整桥应力场、日照温度场及车辆荷载各自对黏结层层间剪应力的贡献情况.车辆荷载作用对黏结层层间横向剪应力的贡献率仅为80.1%,对黏结层层间纵向剪应力贡献率为89.3%.

几种基于组合方法的复合材料层合板壳单元

为了方便合适地选取单元进行工程分析,本文基于开放式结构有限元分析系统SiPESC.FEMS,提出一种基于经典模型的复合材料层合板壳单元程序计算框架。此框架利用组合的方法,考虑平面壳单元中板、膜单元之间的关系以及程序编制过程中的重用性、灵活性等特点,采用了软件设计中的构造器(Builder)模式实现不同的复合材料层合板壳单元。本框架具有一定的通用性和可扩展性,能够处理复杂荷载、边界条件及三维空间不同材料铺设方向的层合板壳的结构分析问题。基于此方法实现了5种复合材料层合板壳单元,通过数值算例分析对比讨论各单元性能,显示了本框架具有简单实用等特点以及采用组合方法构造单元的优势。

城市立交桥空心板梁中隐型盖梁的空间受力分析

对城市桥梁隐型盖梁的设计计算方法进行了初步探讨 ,重点介绍了有限元中的一种新型单元——虚拟层合单元 ,并应用该种单元把隐型盖梁作为空心板梁的一个组成部分进行整体的空间分析。结果表明 ,虚拟层合单元法与通常的计算方法相比 ,避免了一些不合理的假定条件 ,模型所需的单元数量少 ,计算效率高 。

钢筋混凝土曲线箱梁的双重非线性耦合

为了分析钢筋混凝土曲线箱梁的非线性力学性能,提出了钢筋混凝土曲线箱梁双重非线性耦合方法。该方法采用虚拟层合板壳单元,综合考虑曲线箱梁的材料非线性和几何非线性,得到了应力-应变、位移-应变的非线性关系。在中心荷载作用下,以一简支钢筋混凝土曲线箱梁为例加以验证。结果表明:该方法所得结果与实验值吻合较好,能够有效地反映该类结构的受力性能和破坏过程。

变截面预应力混凝土箱形连续梁桥设计若干问题的探讨

采用了一种新型的虚拟层合板壳单元进行空间有限元分析计算。计算结果验证了预应力混凝土箱形连续梁桥中出现斜裂缝的原因推测。经计算发现设计改良后桥梁的工作状态得到了极大的改善,且利用虚拟层合板壳单元法计算,不仅可大大减少单元数量且计算结果精确,计算速度快。