空间杆系结构极限承载力的非线性有限元分析

空间杆系结构极限承载力的非线性有限元分析研究工作虽然很多,但诸多存在列式复杂,程序计算效率低等缺点,本文直接从杆单元的空间几何关系和物理关系出发用共旋坐标法导出了空间杆单元在大转动变形条件下的单元切线刚度矩阵,并基于Newton-Raphson迭代法解非线性有限元方程,从而建立了空间杆系结构的大转动变形问题的计算机求解过程,且编制了相应的有限元Fortran程序NSTSAP。数值算例验证了本文方法可用于分析空间杆系结构的极限承载力。

单拱面预应力混凝土系杆拱桥空间稳定极限承载力分析

基于 U.L.列式单元增量平衡方程 ,采用单元节点截面内力塑性系数法建立钢筋混凝土空间梁单元弹塑性刚度矩阵 ,并编制了单拱面预应力混凝土系杆拱桥空间稳定极限承载力计算程序。理论分析结果与两个模型试验结果良好接近 ,验证了分析方法的正确性。

基于承载比的弹性补偿有限元法分析杆系结构的极限承载力

常规的弹性补偿有限元法通常建立于结构单元应力分析的基础上,应用于土木工程结构的极限承载力分析时存在局限性。文中以构件承载比为控制参数,结合塑性极限分析的下限定理,提出了建筑杆系结构塑性极限分析的修正弹性补偿有限元法:首先利用构件承载比和承载比均匀度确定基准承载比,进而通过有策略地调整单元的弹性模量来降低高承载比构件的内力,使得结构的承载比和内力发生重分布,从而形成一系列静力容许应力场,并据此确定结构的塑性极限荷载下限值。该方法可以研究由不同抗力构件组成的杆系结构,且只需利用弹性有限元迭代分析即可求得结构的塑性极限承载力。算例分析说明,该方法计算格式简单、计算精度高。

杆系结构极限承载力分析的弹性模量缩减法影响因素研究

为了在杆系结构设计与优化中有效地应用弹性模量缩减法,分别对弹性模量缩减法影响因素、影响规律及其相应参数取值进行研究。研究遴选出构件网格密度、迭代收敛容差、考虑内力项数作为弹性模量缩减法极限承载力分析的主要影响因素,对比分析了上述影响因素对弹性模量缩减法计算效率和精度的影响规律,并据此给出了各计算参数在杆系结构利用弹性模量缩减法进行极限承载力分析中的合理取值建议。研究表明:杆系结构构件网格宜划分为2～8个单元;收敛容差建议不大于0. 001;平面杆系结构仅考虑弯矩作用便可高精度地求得结构极限承载力,空间杆系结构则建议同时考虑弯矩和轴力作用求解结构极限承载力。

有初始几何缺陷混凝土系杆拱桥极限承载力分析

分别采用线弹性分析方法、几何非线性分析方法、材料非线性分析方法及双重非线性(几何非线性和材料非线性)四种不同分析方法对某系杆拱桥进行极限承载力分析.通过比较四种方法的分析结果,研究非线性对于分析结果的影响.采用考虑双重非线性的分析方法对存在初始缺陷的系杆拱桥进行极限承载力分析.结果表明:此类拱桥应以双重非线性分析方法进行极限承载力分析计算;面内初始几何缺陷对极限承载力的影响要比面外初始几何缺陷的影响大;面外初始几何缺陷对于系杆拱桥极限承载力不会产生较大影响;我国规范所给拱肋施工允许偏差可适当放宽,同时对于轴线横向偏位的允许范围应该大于竖向偏位的允许范围.

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。

多跨系杆拱桥极限承载力影响因素

为求得多跨系杆拱桥的稳定系数和安全储备,建立了多跨系杆拱桥的空间有限元模型.通过特征值屈曲分析,得到了成桥状态各工况的稳定系数,并分析了横撑刚度和数量对稳定系数的影响.考虑材料非线性和几何非线性的极限承载力分析,得到了成桥状态的活载稳定系数和恒载稳定系数,并分析了风荷载、温度作用、荷载布置和初始缺陷对稳定系数的影响.分析结果表明,特征值屈曲分析可以提供结构极限承载力的合理估计,横撑刚度对结构稳定系数的影响较横撑数量的影响要大;极限承载力分析过程中主拱四分点部位和跨中部位首先进入塑性状态,静风荷载对结构稳定系数的影响较温度作用和初始缺陷的影响要大.

基于压杆失稳的张拉整体结构极限承载力

张拉整体结构是连续的拉索和不连续的压杆所构成的自应力平衡体系,由一系列张力索和受压杆件组成,具有较少的赘余单元,是极其高效的结构形式.张拉整体结构的压杆是"张力海洋中的孤岛",显然,压杆是不可或缺的组成部分,起着十分重要的作用.压杆的失稳将导致结构的失效.本文根据非线性有限元理论研究讨论基于压杆失稳的张拉整体结构极限承载能力.文中结合平面尺寸为2m×2m的平板型张拉整体结构的模型试验,进行了理论计算与试验结果分析比较,为张拉整体结构应用于实际工程提供一定理论依据.

吊杆刚度对系杆拱桥极限承载力的影响分析

基于三维连续介质Ｕ．Ｌ．列式虚功增量方程分析了系杆拱桥吊杆刚度对极限承载的影响，计算结果与实验结果一致，并分析了一座实桥的吊杆张拉顺序对极限承载的影响－ 图５，参６－

拱肋倾角对中承式系杆拱桥极限承载力的影响

中承式系杆拱桥的极限承载力是材料非线性和几何非线性等多种因素共同作用的结果。论述了系杆拱的极限承载力以及钢管混凝土的本构关系,并通过有限元方法研究了不同拱肋倾角(垂直、内倾、外倾)及荷载布置情况对三跨中承式系杆拱桥极限承载力的影响。

求解钢压杆极限承载力的有限条塑性系数增量初应力法

本文提出了有限条塑性系数增量初应力法，用于分析钢压杆的弹塑性稳定极限承载力．该法采用分级加载，用有限条法建立结构的增量平衡方程；在塑性范围，引入截面的塑性系数对弹性刚度进行折减得到结构的弹塑性刚度矩阵；用修正的Ｎｅｗｔｏｎ－Ｒａｐｈｓｏｎ方法迭代求解．数值结果表明，本法效率较高，与钢压杆试验结果吻合良好，可以考虑残余应力和载荷偏心的影响，可望实现大型超静定结构的极限承载力分析．

不同加强方式对树状结构空间四分叉铸钢节点抗弯极限承载力的影响

采用ANSYS有限元软件分析树状结构空间四分叉铸钢节点在弯矩作用下,节点内部四分管相交部位设置水平加劲板、节点核心区主分管局部内部加厚、节点核心区主分管局部外部加厚3种不同加强方式对节点抗弯极限承载力的影响。结果表明:在3种不同加强方式下,合理的加强设计均能显著提高节点抗弯极限承载力;节点内部四分管相交部位设置水平加劲板,为提高节点抗弯极限承载力,当加劲板厚度不同时,应在不同部位设置水平加劲板;节点核心区主分管局部内部加厚和外部加厚,在相同加劲尺寸下,节点的抗弯极限承载力相差不超过4%;节点核心区主管局部内部加厚到主管壁厚的1.57倍,分管局部内部加厚到分管壁厚的1.67倍,主管内部加厚长度等于主管直径的0.80倍,分管内部加厚长度为分管直径的1.75倍时,节点抗弯极限承载力显著提高。

肋板结构主梁混凝土斜拉桥相关屈曲极限承载力空间分析

混凝土斜拉桥采用肋板结构的主梁容易发生局部变形 ,其极限承载力与此有关 ,作者根据弹性力学对物体位形的分析结果 ,提出了混凝土斜拉桥肋板结构主梁局部与整体相关屈曲空间位移的计算方法 ,编制了混凝土斜拉桥局部与整体相关屈曲极限承载力的空间分析计算程序 ,在非线性连续介质力学理论和模型试验的基础上 ,结合工程实例对大跨度混凝土斜拉桥的局部与整体相关屈曲极限承载力进行分析 ,并给出了理论计算结果。

永修特大刚架系杆拱桥刚架拱稳定性和极限承载力分析

采用线弹性稳定理论、几何非线性分析法和双重非线性全过程分析法,分析在静力荷载作用下,昌九城际铁路永修特大刚架系杆拱桥刚架拱的稳定性和极限承载力,并分析"非保向力效应"对刚架拱的稳定性和极限承载力的影响。

系杆拱桥极限承载力参数研究

极限承载力分析对于拱桥的设计具有十分重要的意义。理想线弹性结构的理论屈服强度通常采用特征值屈曲分析法得到,但结构材料非线性和几何非线性却使得结构通常无法达到其理论强度极值。因此,运用有限元分析程序ANSYS对系杆拱桥的极限承载力进行参数分析与比较,探讨两类稳定问题及相应的极限承载力求解方法,可为同类桥梁的设计提供参考和验证。

空间网壳结构极限承载力分析

空间网壳结构一般为多次超静定空间杆系结构体系,部分杆件的受拉屈服或受压失稳并不能引起空间网壳结构的整体破坏,只有屈服或失稳的杆件使结构成为机构后,网壳结构才达到极限承载力。采用ANSYS有限元分析软件,根据非线性分析和极限承载力分析有关理论,分析2008北京奥运会老山自行车馆空间网壳结构的极限承载力,研究压杆失稳和节点刚度对空间网壳结构极限承载力的影响。

考虑双重非线性对刚架系杆拱桥极限承载力的影响

基于某客运专线上160 m刚架系杆拱桥,利用有限元分析软件ANSYS建立了全桥有限元模型,并分别进行了线弹性、考虑几何非线性、同时考虑几何和材料非线性这三种情况下拱桥的极限承载力分析。其中在线弹性状态下计算的荷载系数为5.827,考虑几何非线性分析的荷载系数下降了2.9%,而考虑几何与材料双重非线性分析的荷载系数下降了23.6%。

空间KK型钢管相贯节点极限承载力有限元分析

考虑材料非线性和几何非线性 ,应用有限元法分析了空间KK型钢管相贯节点的应力和塑性区分布规律、节点变形等受力性能 ;揭示了影响管节点承载力主要参数以及这些参数与承载力的关系 ;提出了空间KK型钢管节点承载力稍低于平面K型的观点 ,为工程设计提供了有益的参考 .同时验证了用有限元模拟试验的可能性 .

提篮式系杆拱桥施工全过程承载力分析

针对跨度为112m的京沪高速铁路九曲河特大桥提篮式系杆拱桥的5种施工方案,考虑结构的非线性和构件的极限承载能力,计入施工过程的变形和应力的叠加效应,用包含梁和索单元的空间组合结构模型,进行了大桥的结构行为分析,着重研究了各方案在施工全过程中的结构整体及构件的承载能力问题。

钢结构稳定设计讲座 第三讲 轴心压杆的计算长度和桁架的极限承载力

本讲集中论述了各类轴心压杆(包括柱,平面桁架、塔架和平面网架的杆件)在端部受到的约束,和由此决定的计算长度系数;介绍和分析了我国规范所做的规定,同时提出了一些补充意见。最后论述了桁架的极限承载力。