杆内时模型初探

对杆内时模型在描述杆恢复力特性方面的可行性及其特点进行了初步探讨.介绍了模型的建立过程及其数值计算方法,并针对双弯条件下的单柱讨论了模型中截面综合内时的定义.初步研究表明,杆内时模型适合于反复和复合受力杆的恢复力特性描述及结构弹塑性分析,与其他杆模型相比具有以下特点:弹性与塑性本构方程统一;加、卸载本构方程统一;模型中的所有参数可由各维单一受力条件完全确定,复合受力时则各塑性维之间自然耦合;分析过程适用于各种材料组成的杆.单柱在单弯和双弯条件下的算例表明,杆内时模型在描述杆单向弯曲和双向弯曲本构特性方面是合理、可行的.

杆内时模型研究概况

本文分析了杆内时模型的研究现状,指出了杆内时模型中的研究难题,提出了杆内时模型的研究前景。

杆内时模型在钢杆单弯中的应用研究

探讨杆内时模型在钢杆单向弯曲问题中的适用性,将计算结果与通用软件计算结果进行对比。分别对采用一个杆内时单元和多个杆内时单元计算悬臂杆算例,结果表明,前者的数值计算不收敛,随着迭代精度的提高计算结果反而更偏离实际。将一个杆划分为多个杆单元进行计算,当选取足够的迭代精度时计算结果可靠,可适用于工程中常用的截面型式。依据大量算例给出使用该模型时应采取的单元个数和迭代精度。

单杆弯剪复合作用下内时模型计算分析

讨论复合受力条件(剪力和弯矩耦合作用)下对单柱的截面综合内时的定义,并分析该定义下的数值求解,建立了考虑剪切变形的杆内时模型.该模型仍具有杆内时模型的优点,适用于按增量初内力法进行杆剪切变形的结构弹塑性分析.单柱单弯的算例表明:对于剪切变形较小的情况,考虑剪切的杆内时模型在反映杆端力和位移关系方面较现有杆内时模型精确,且描述反复加载条件下杆本构关系是可行的,可由截面内时正确直观地反映沿杆长分布各截面的弹塑性程度.

考虑剪切影响的杆内时本构方程

建立考虑剪切影响时等截面直杆内时的本构方程.将杆端位移、杆变形、截面内力分为不考虑剪切变形和只考虑剪切变形两部分,采用有限元方法并利用虚位移原理和截面内时本构关系,得到杆单元本构关系的初步形式.通过引入杆平衡条件以及两部分挠度之和等于全挠度的几何条件,将杆单元本构关系原始形式中剪力行和弯矩行的两部分加以合并,导出了按增量初内力法表达的杆内时本构方程.结果表明,剪切变形将影响杆单元初始刚度矩阵、杆端等效剪力和等效弯矩、杆端塑性剪力增量和塑性弯矩增量;当剪切系数为零时,本模型退化为既有研究中不考虑剪切变形的杆内时模型.本模型适用于按增量初内力法进行的考虑杆剪切变形的结构弹塑性分析.