基于Python的平面杆系结构有限元分析

基于Python程序,将杆单元位移不连续、理想刚杆两种力学对象关联统一,开展平面杆系结构有限元模型分析,并实现一种基于“变量标记”的自由度集中处理的计算模式.基于虚功原理引入并推证刚体荷载传递定理,表明耦合单元、刚杆及忽略某一自由度的有限元内置算法处理过程中,实质是将单元刚度矩阵进行“刚化”处理.算例分析表明,“变量标记”的计算模式与单元刚度矩阵的“刚化”处理,具有力学模型的普适性和统一性、编程的可行性以及结果的可靠性等特点,能解决平面任意杆系结构的建模问题.研究结果表明,“主从结点”、“刚杆”等建模方法,对于进一步开展有限元二次开发、大变形以及非线性等功能性扩展等有重要的参加价值,证明将Python程序应用于结构有限元分析的可行性.

可视化空间杆系结构有限元程序设计

利用可视化编程语言将空间杆系有限元计算封装为动态连接库（DLL），采用面向对象的方法描述了空间杆系有限元模型的类，并用数据库技术实现了空间杆系有限元的格式化输入输出。通过对实例的测试，说明该程序实现了可视化设计的目的。

平面杆系几何非线性有限元程序中的几个问题

结合编程实践,从一个荷载步的非线性求解步骤、结点抗力的计算、结构内部铰结点的处理,等效结点荷载的处理、平衡迭代等方面总结了考虑几何非线性的平面杆系结构有限元程序编制过程中需要注意的几个问题,以供同行参考借鉴。

三维杆系结构的几何非线性有限元分析

为了更准确地描述杆系结构的几何非线性性能,建立了一种基于三维梁单元有限元分析的计算方法。引入了考虑两方向曲率和扭转角变化的坐标转换矩阵来描述任意增量下的单元平移和转动;采用了包括轴向变形和扭转的非线性项的刚度矩阵来考虑高阶非线性项的影响。应用广义位移控制法进行增量迭代,编制了相应的三维梁单元非线性计算程序NL_Beam3D。通过对几个例子进行的分析,验证了该方法可较好地考虑结构几何非线性。

混凝土连续箱梁开裂病害的杆系有限元程序诊断

以某桥为工程背景,采用杆系有限元程序建立计算模型,对混凝土连续箱梁开裂进行分析验证,通过与现场检测结果对比,得出病害范围和程度,便于采取相应的整治措施。

平面杆件结构有限元法通用程序说明

Ⅰ、理论分析及通用方法本程序(FORTRAN语言)是用有限元法编制的,具有一定的通用性,它可计算平面杆件结构的位移和内力(刚架、桁架、连续梁、多跨静定梁、拱、组合结构等)。结构计算通常是将整体结构离散化为杆件,以杆件为单元进行内力分析。根据杆件受力情况主要分为梁式杆和轴力杆两种,而杆件两端结点(含支座)性质不尽相同。

基于ObjectARX的结构有限元程序的研究与开发

自行开发了杆系结构有限元软件TSDesign。该软件基于ObjectARX技术,将有限元软件集成到AutoCAD内实现了有限元软件与AutoCAD的无缝集成。使用该软件可以直接在AutoCAD内完成建模、计算、结果显示等功能。文章比较系统地论述了有限元软件TSDesign开发的一些关键问题。

基于杆梁混合单元的系杆拱桥稳定性分析

进行预应力系杆拱桥稳定性分析时,系杆内的预应力不易于在梁单元中进行精确模拟。为找到一种易于为工程设计人员掌握的计算方法,采用梁单元模拟混凝土,采用杆单元模拟钢筋,通过建立杆梁单元约束方程模拟混凝土与钢筋的共同受力。为验证该方法的正确性,同时采用Solid65和Link10单元建立系杆梁实体模型作为校核。分析结果表明,基于混合单元建模得到的系杆梁变形与用实体单元建模得到的系杆梁变形基本一致,可以用于系杆内的预应力模拟。将此杆梁混合单元应用于和孚人行天桥的稳定分析,得到的稳定系数同变形情况与其他软件计算结果基本一致。

空间杆系结构实用几何非线性分析

从简单实用的角度论述了空间杆系结构的几何非线性分析方法。文中分析了非线性有限元方法的求解过程,特别强调决定几何非线性收敛结果的关键问题,即由节点位移增量计算单元的内力增量。通过引入随转坐标系,论述了平面和空间梁单元小应变时单元内力增量的计算问题。针对杆系结构的大应变问题,从有限应变理论出发进行分析,提出了对该问题的有效处理方法,并且用实例进行了验证。计算结果表明,该实用几何非线性分析方法是可靠和有效的。

空间几何构造分析的有限单元法

提出空间杆系几何构造分析的有限单元法,构造了两种单元(链杆单元和准梁单元)的几何约束矩阵,集成为整体矩阵并引入支承条件后,通过对其阶数与秩的比较分析确定体系的几何可变性及静定性.本法原理简单,便于计算机实施,结果完备:对于几何不变体系,可指出多余约束的数 目;对于几何可变体系,可给出体系的自由度数及相应的运动模态,并确定自由度的常变瞬变性质.

含裂纹损伤杆系结构的动态特性研究

运用动刚度有限元法,研究了含裂纹损伤杆系结构的动态特性。提出了一种含裂纹的杆单元,基于断裂力学的线弹簧模型,导出了相应的动刚度矩阵。在此基础上,对含裂纹的悬臂梁和平面框架进行了数值计算,并与已有的实验值和解析解进行了比较。结果表明:损伤位置和损伤程度的不同均会导致结构动态特性发生改变,因而在结构分析中应考虑损伤的影响;而该单元能够方便地用于含裂纹损伤杆系结构的动态特性分析,并具有很好的精度。

敞开式系杆拱桥弹性稳定性参数分析

利用大型通用有限元程序，对敞开式系杆拱桥的各设计参数，如拱肋刚度、端横梁刚度、吊杆刚度等对该桥型弹性侧倾稳定性的影响进行了深入地计算和分析，得出了相应的结论。

多室连续箱梁的空间有限元分析

结合混凝土连续梁桥设计理论和有限元理论,运用空间有限元分析程序ANSYS和平面杆系分析程序对多室连续箱梁顶、底板的受力行为进行分析,考虑了应力纵、横向分布宽度的相互关系,为多室连续箱梁的设计提供参考和验证。

多片拱肋系杆拱桥荷载横向分布系数算法探究

系杆拱桥吊杆横梁弹性支撑在系梁和吊杆连接节点上,是桥梁中直接承受荷载和传力的重要构件。该文采用杠杆法、弹性支撑连续梁法、空间有限元程序计算法。分析了3片拱肋系杆拱桥荷载横向分布系数的计算方法,通过对比得出了三者的差异,指出了设计时应予以重视之处。

链杆代换非刚性结点对直接刚度法和单项程序的效应

链杆代换非刚性结点,它在各种杆件结构之间搭了桥。按直接刚度法计算杆系结构时,在应用上提供了基本的简化措施,又为专业结构程序设计提供了通用的条件。例如在直接刚度法应用方面,使杆系结构11种单元刚度矩阵缩减为两种;使6种以上的梁式杆缩减成一种;同时对非结点荷载的相关性也压缩到6与1之比。对编制杆系结构程序方面,代换后只有一种单元刚度矩阵,为通用程序优化提供了基本条件;使结构单项程序能发挥一定的通用作用。

杆系结构二阶稳定分析

本文按有限变形理论,用几何非线性有限元法分析杆系结构的二阶稳定问题。使用自校正荷载增量方法解非线性方程,提出一个简单而有效的自动选择荷载步长公式。利用此公式不但能自动加载,还能准确地确定临界点。最后给出几个算例,说明作者所编程序正确可靠,自动形成荷载增量公式简便适用。

应用平面杆系有限元法程序分析连续弯箱梁桥

建立了应用平面杆系有限元法计算程序分析连续弯箱梁桥的计算模型 ,并且还引入了应力增大系数来计入约束扭转产生的效应。本近似分析法可以给出较高精度的计算结果 ,因此 。

双翼鱼刺型振动模型基础研究

介绍了将平面框架结构简化为双翼鱼刺型振动模型的方法。为了证实该模型的有效性,分别利用反弯点法、D值法、双翼鱼刺型振动模型方法设定多质点系刚度矩阵,对算例结构进行地震响应时程分析;并利用杆系单元有限元的方法,自编电算程序,对算例结构进行地震响应时程分析。最后,对上面几种方法的结果进行比较。结果表明,利用双翼鱼刺型振动模型设定结构刚度矩阵K后计算得出的地震响应值和利用杆系单元有限元方法计算出的结果比较一致。

考虑“梁柱效应”的任意平面杆系结构静力分析程序YAO及后处理程序DXY系统的介绍

一)概述 YAO是系统的结构分析部分,采用有限单元法对平面杆系作静力分析,输出可读结果文件和二进制绘图文件; DXY是系统的后处理部分,利用YAO运行过程中产生的绘图文件在绘图机上输出图形结果; 整个程序系统为无量纲过程,由FORTRAN 77高级语言写成,可在IBM-PC/XT(AT)

铝合金穹顶的试验研究

本文通过铝合金穹顶网壳的静力试验 ,研究了网壳结构在荷载作用下的力学性能。并与采用杆系有限元法计算的理论结果进行了比较 ,得出铝合金网壳结构在进行力学分析时 ,其力学模型与钢网壳一样 ,均可以非线性空间梁单元作为计算单元。本试验的结论可为铝合金穹顶网壳在我国的推广使用提供分析和设计依据。