基于有限单元柔度法和刚度法的几何非线性空间梁柱单元比较研究

分别基于有限单元柔度法和有限单元刚度法二阶分析理论,采用纤维模型梁柱单元编制了钢筋混凝土杆系结构二阶非线性分析程序;分别采用这两种方法对几个典型试验实例进行了计算机模拟分析,通过模拟分析结果的对比,对有限单元柔度法与有限单元刚度法处理几何非线性问题的效果与效率进行了比较研究。结果表明:对于几何非线性问题,尤其是对于处理下降段(非稳定阶段)问题,基于柔度法的梁柱单元无论从计算效率还是计算效果上都明显优于基于刚度法的梁柱单元,有限单元柔度法是目前处理杆系结构材料与几何双重非线性问题最为有效的分析方法。

索膜结构裁剪分析中测地线生成的非线性有限单元法

针对索膜结构裁剪分析中的测地线生成提出了一种全新的非线性有限元法。首先根据最小势能原理证明了两端固定的几何非线性等张力索在膜面上自由滑动时的静力平衡位置,即为膜面上两个固定点之间的短程线-测地线;其次提出了在每个索单元节点处添加垂直膜面的足够长度的几何非线性二力杆来保证等张力索能够在膜面上自由滑动,采用非线性有限单元法求解其静力平衡位置。提出的方法具有思路明确,收敛稳定,计算速度快和易于实现等特点。

基于几何非线性有限单元法的温控器用片弹簧优化设计

利用几何非线性有限单元法对温控器用片弹簧参数进行了数值计算,并通过与实际测试结果的对比,验证了基于几何非线性有限单元法求解温控器用片弹簧参数的可行性和正确性。在此基础上,运用MATLAB优化工具,对片弹簧的结构尺寸进行了优化设计。然后建立触头弹跳的ADAMS仿真模型,并利用激光位移测试方法对模型进行了验证。最后利用ADAMS软件对温控器进行触头弹跳仿真分析。结果表明:基于几何非线性有限单元法优化设计的片弹簧能有效抑制动触头的弹跳。

混凝土随机骨料结构在非线性有限元分析中的应用

在细观层次上,混凝土被认为是由粗骨料、砂浆以及它们之间的黏结带组成的三相非均质复合材料,这种复合材料的性质可通过混凝土细观随机骨料结构来模拟。提出一种适合于细观研究的非线性有限单元法,采用结合抗拉强度和开裂韧性的综合破坏准则,允许裂缝扩展时缝尖单元进行应力重分布,并用控制位移增量迭代法揭示混凝土峰值后的软化行为。随后用这一方法仿真模拟混凝土在单轴受拉和单轴受压时的整个加载过程,在细观层次研究的基础上揭示了混凝土的宏观性能。

重力坝静动力结构特性及深层抗滑稳定性非线性有限元分析

重力坝的深层抗滑稳定性是保证大坝安全的一个重要条件。本文采用三维有限元数值模拟方法,对某重力坝坝体及坝基位移场、应力场,坝基稳定性及加固处理效果进行了静动力分析,探讨了在正常运行工况下地基加固前后坝体及坝基的位移场、应力场规律,坝基可能组合滑移面的抗滑稳定安全系数,以及进行地基加固后地震工况下的坝体动位移、动应力分布规律和坝基的抗滑稳定性,论证了坝基加固处理措施的必要性、有效性及大坝的抗震能力。

基于有限单元法的抗滑桩内力计算

应用三维非线性有限元法,对三峡库区泄滩滑坡在抗滑桩加固后的应力与变形,特别是对抗滑桩本身变形进行研究。结合经典材料力学弯矩与挠度、弯矩与剪力以及轴力与伸长的关系,推导了抗滑桩各截面弯矩、剪力和轴力随高程变化的解析式,为抗滑桩结构设计的内力和配筋计算提供科学依据。

基于虚温定义的粘弹性有限元方法

基于NARAYANASWAMY提出的虚温定义,用虚温表示的温度变化产生的折算应变率替代Swanson模型中的应变率修正函数,获得了基于虚温定义的粘弹性材料的应力应变本构方程,并导出基于虚温定义的粘弹性非线性有限单元法计算公式。计算结果验证了此基于虚温定义的粘弹性分析方法的正确性。

三维无网格法与有限元法工程应用对比分析探讨

无网格伽辽金法基于移动最小二乘法的基础上,建立全计算域的高阶连续可导的插值函数,并只利用节点信息来建立离散模型的平衡方程。非线性有限单元法是在离散单元的基础上,构造连续可导的插值函数,进而建立平衡方程。本文应用无网格伽辽金法和非线性有限单元法及其相关理论编制三维计算程序,通过对工程算例的分析表明:无网格伽辽金法的计算精度高于有限单元法,应用于工程实例分析是有效可行的,已经成为有限单元法的有力补充。

线性与非线性有限单元分析概论计算方法

本书是关于线性和非线性有限单元法的入门教材，是根据作者在过去12年里为美国新奥尔良大学的多个专业学生讲授这两门课程的基础上逐步编撰而成。本书不同于已有教材，有许多新颖的特点，如重视基础应用，力求最少涉及数学理论；内容涉及的专业范围宽，选用大量不同专业的问题进行引导，可供多种学科背景的学生学习；在讲述理论的同时将相关软件的使用贯穿全书。

深覆盖层上壤土心墙土石混合坝三维有限元应力变形分析

在深覆盖层上修建高土石坝,当采用两道混凝土防渗墙时,防渗墙与坝体、坝基的联合作用会使得防渗墙和心墙的应力和变形变得更为复杂。采用稳定渗流有限元分析,确定作用在心墙和防渗墙上的水荷载,建立坝体和坝基的三维有限元模型,采用非线性邓肯-张模型,计算了施工期和运行期坝体应力和变形,分析了深厚覆盖层上采用两道防渗墙的坝体和防渗墙的应力变形特性,评价坝体和混凝土防渗墙的稳定和安全,并提出该类防渗墙的施工建议。

海洋牧场围网双排桩结构静力分析研究

文中采用两种常规方法计算海洋牧场围网双排桩结构的内力和位移,第一种方法是规范中推荐的方法,即采用m法和假想嵌固点法相结合的方法;第二种方法是基于m法的结构计算方法,将空间问题简化为平面问题,再运用m法思想和有限元思想将排架模型分成若干单元进行求解;另外,文中还采用ANSYS有限元软件对海洋牧场围网双排桩结构进行计算。通过对比分析,认为采用规范计算所得到的内力与位移结果估计不足,而方法二内力计算结果偏大,位移计算结果偏小。前两种方法无法解决桩土相互作用时出现的非线性问题,而方法三通过运用P-Y曲线、T-Z曲线和Q-Z曲线能够较为全面的模拟实际情况。

轴压圆柱薄壳的屈曲分析

通过对大量的试验数据进行数理统计分析 ,提出了计算轴心受压圆柱壳屈曲应力的经验公式 ,该式表明在其他因素相同的情况下 ,屈曲应力与壳体厚度t1 5 成正比 ,而经典理论则认为屈曲应力与厚度t成正比。通过圆柱壳在自重作用下的屈曲试验和有限元分析 ,验证了该经验公式的正确性。非线性有限元全过程分析显示 ,圆柱壳在其荷载位移全过程曲线上存在一个近似水平的后屈曲承载力“平台” (Plateau) ,与之相应的是在壳壁上形成了一个局部“凹陷” (Dimple) ,而试验得到的平均屈曲应力约等于平台对应的后屈曲应力。由此发现 ,试验或经验公式所得到的实际上是圆柱壳的后屈曲应力 ,而并非其初始屈曲应力。承受局部轴向压力的圆柱壳 ,在压力作用点附近亦形成一个与后屈曲承载力平台对应的局部凹陷。同上述凹陷一样 ,这类凹陷需要一个近似常量的压力来维持其不稳定的后屈曲平衡。给出了该作用力的计算公式 ,且它与t2 5 成正比 ,从而亦间接证明了后屈曲应力或经验公式确定的应力与t1 5 成正比的关系。对以往试验现象作出了合理解释 。

树根桩加固边坡的稳定性分析与评价

参考树根桩应用于托换工程的设计计算方法,根据树根桩的实际特征,详细地推导了树根桩加固边坡后树根桩与土均质化复合“土体”的本构模型,研究了树根桩应用于边坡加固后的应力场、位移场的变化及边坡的稳定性情况。最后,比较了两种本构模型在评价边坡稳定性方面的优缺点,得出采用复合本构模型评价树根桩加固边坡的稳定性是完全可行的。

某平原水库围坝截渗墙应力应变分析

根据某土石围坝截渗墙的受力特点和工程特性,应用非线性有限元法对其进行应力分析,并模拟施工逐级施加荷载进行坝体应力计算。指出:在施工及水库蓄水过程中,坝体和地基中均未出现拉应力,应力水平不高,能够保证坝体安全;截渗墙虽然出现了拉应力但其值远小于极限抗拉强度,压应力远小于极限抗压强度,说明该坝体在水荷载作用下是安全的。

平原水库围坝防渗墙位置优选

根据防渗墙的受力特点和工程特性,应用非线性有限单元法对某土石围坝防渗墙进行了分析计算;研究了坝体施工与蓄水过程中,不同位置设置的防渗墙的应力变化规律。结果表明：墙坝距离对墙体应力影响在0-5 m最为明显,墙坝距离为15-20 m时墙顶已出现较小拉应力,因此墙坝距离以0-10 m为宜。

加筋土支挡结构数值分析研究

本文对一加筋土挡墙进行了有限单元分析，墙后为砂性填土，筋材为聚丙烯工程带。数值分析结果与原位测试的对比分析表明，破裂面近似平面滑动情况，土压力呈线性分布且在墙体下端小于传统理论土压力值。同时，本文还讨论了剪胀性等因素的影响。

深海采矿扬矿管横向运动动态分析

运用非线性有限元方法对深海采矿扬矿管的横向运动特性进行了研究 ;对影响扬矿管横向变形和动态应力的各种因素作出详细的分析 ,提出了“位移滞后期”的概念 。

某旧闸结构加固修复可行性研究

为确定某旧闸是采取"拆除重建"还是"加固修复"的方案,结合相关规范,利用现场检测得到有关参数,通过非线性有限单元法,对该闸进行结构稳定性分析及安全性研究。计算结果表明各工况下闸底板和闸墩混凝土都能满足强度要求,桩基平均受力远小于规范的允许承载力,只有少数木桩受力略大于允许承载力,但仍小于规范的极限承载力,且土基也都满足承载力要求;在考虑桩基与闸底板之间的抗剪强度情况下,闸室具有足够的安全度。基于以上研究成果,提出"加固修复"的建议,节约了工程投资。该闸为具有70余年的松木桩基础,研究结果具有较好的借鉴意义。

那比重力坝4号坝段坝基加固措施优化研究

文章采用三维非线性有限元法,对那比水电站工程4号坝段的坝基抗滑稳定性进行研究,对比分析加固前后变位及应力的变化和三种加固方案下4号坝段坝基超载稳定安全系数。优化研究表明:4号坝段采用锚筋桩和固结灌浆加固处理措施后可以满足坝基抗滑稳定性要求,推荐采用长6 m间排距1.5 m×1.5 m的锚筋加固方案。

大角度折线型高面板堆石坝三维数值模拟分析及应用

对大角度折线型高混凝土面板堆石坝进行系统的研究,探索其受力变形规律,有利于进一步提高混凝土面板堆石坝的筑坝技术,同时拓宽混凝土面板堆石坝的应用范围。以某拟建工程为例,采用三维非线性有限单元法,建立折线型面板堆石坝的数值模型,分析其坝体及面板的应力、应变变化规律,研究折线型坝体结构与面板结构缝变形之间的非线性关系。研究结果表明:采用三维非线性有限单元法进行折线型混凝土面板堆石坝整体性能研究是可行的;折角两侧的坝体沿坝轴线方向具有向折点部位偏移的趋势;在坝体变形的带动下,两侧面板的水平向拉应力和结构缝张开变形增大;重点提高堆石体力学性能,以及利用转角布置的灵活性优化整个大坝的布置条件,可有效地提高折线型面板堆石坝运行的安全性。