变曲率曲梁的单元等效节点荷载分析

研究目的:变曲率曲线梁在工程中得到广泛的应用,对其进行数值分析时,需建立变曲率曲线梁的单元刚度矩阵和节点荷载矩阵。因跨间集中荷载和均布荷载无法直接参与计算,需将其转换为等效节点荷载。本文主要研究目的是获得变曲率曲线梁跨中集中荷载的等效荷载矩阵。在极坐标系下,依据虚功原理,推导出一端固定的悬臂梁在跨间荷载作用下的悬臂端位移,再依据位移等效和内力等效得到曲梁单元一端的等效节点力,进而根据静力平衡条件得到单元另一端的等效节点力与等效节点荷载矩阵。研究结论:以两端固定的曲线梁在跨间集中荷载作用下为例,利用MATLAB编程与ANSYS有限元计算结果进行了对比,算例中竖向位移和扭转角误差较小,两者相差都在5%以内,得到如下结论:(1)等效节点荷载矩阵是正确的,验证了对变曲率曲线梁计算的有效性;(2)等效节点荷载矩阵的元素可用带参数的显函数表达,且所有参数都可直接引用;(3)推导的变曲率曲梁等效节点荷载矩阵可用于含等曲率梁的杆系结构的有限元分析。

损伤梁单元等效节点荷载的计算及应用

分析了基于有限元刚度法形成单元等效节点荷载的局限性,通过引入截面割线柔度,研究了基于有限元柔度法理论计算损伤梁单元等效节点荷载的方法.由于不需要迭代,该方法能与经典结构非线性分析体系完全兼容.采用自主开发的结构非线性分析软件,对钢筋混凝土框架结构进行非线性全过程分析.研究表明,考虑了损伤的梁单元等效节点荷载,可更准确地反映结构在强非线性阶段的实际受力情况,提高计算效率,改善结构非线性分析的收敛性和稳定性.

空间网格结构施加等效节点荷载的ANSYS实现

对荷载准确的计算是结构分析的关键环节,而通用有限元软件用于空间网格结构在进行均布荷载导算等效节点荷载的工作时,一般都存在一定的局限性,给分析工作带来不便。针对有限元软件ANSYS在对空间网格结构施加等效节点荷载时存在的问题,给出解决问题的思路以及在ANSYS软件中的实现方法和空间网格结构批量施加等效节点荷载的主要宏模块及宏流程,并利用ANSYS软件自带的APDL(ANSYS Parametric Design Language)参数化设计语言编写此宏命令,实现了在ANSYS中选择网格节点后,程序根据所选节点自动搜索网格、导算等效节点荷载等功能。

三维框架单元温度变化时的等效节点荷载

通过材料力学的方法导出三维框架单元在温度变化时的等效节点荷载 。

一般半刚性节点连接框架结构分析方法

研究对象为任意节点连接和任意支撑的平面框架。一般梁单元由等截面直杆及其杆端的轴向弹簧、切向弹簧和转动弹簧组成,推导得到此类单元的刚度矩阵、单元在8种基本荷载作用下的等效节点荷载。采用Matlab语言编写了适用于一般节点非线性连接框架的静力分析程序,非线性形式为指数函数或多项式函数,可以得到结构不同连接刚度下的节点位移、杆端位移和杆端力。算例显示出节点柔度对结构受力和变形的影响。

阶梯形框架-剪力墙结构的解析有限元法

为克服框架-剪力墙结构理论解析解只适应等刚度和均布荷载、倒三角形分布荷载和集中荷载作用,无法解决变刚度、复杂荷载作用分析的不足,利用固接体系框架-剪力墙微分方程的奇次解,建立了解析有限元列式,推导了单元在均布荷载和倒三角形分布荷载作用下的非节点荷载等效公式,给出了剪力在框架、剪力墙中分配的有限元算法。对所建立的有限元列式和非节点荷载等效公式进行实例验证,比较了解析有限元和常规有限元随网格密度变化的收敛性能,验证了解析有限元在阶梯形变刚度框架-剪力墙结构分析中的适应性能。得到了解析有限元结果与理论解完全一致,解析有限元不依赖网格密度、收敛性能优越等结论。本文所建立的解析有限元为变刚度框架-剪力墙结构提供了一种简便的分析工具。

SV波斜入射下Nam Ngum 5拱坝-库水-地基系统的地震响应分析

基于黏弹性人工边界与相应地震动输入方法,推导了任意角度下三维SV波斜入射时的等效节点荷载,构建了考虑地震波斜入射的三维黏弹性静-动力统一人工边界,探究了三维情况下混凝土拱坝在地震波斜入射时的地震动响应,应用于Nam Ngum 5重力拱坝-库水-地基系统的地震响应分析中。研究结果表明:当SV波斜入射角度逐渐增大时,坝体关键点的顺河向位移、主应力以及动水压力峰值均呈现逐渐增大的趋势,横河向位移呈现逐渐减小的趋势;其中25°与0°入射相比,坝顶点顺河向位移从0增加至0.15 m,横河向位移影响较小仅减小0.011 m;坝踵点、坝趾点主应力与斜入射角度存在明显差异,当入射角度为25°时,主拉应力与主压应力峰值相较于垂直入射分别增加了1.41 MPa与3 MPa;坝踵处动水压力峰值也在入射角度为25°时达到最大为0.33 MPa与-0.29 MPa;需要在类似实际工程设计中应考虑地震波斜入射的影响。

直接基于单元平衡的变截面梁反应分析方法

固定形状的单元位移插值函数不能合理地近似变截面梁内部的位移变化,从而影响了传统梁单元用于计算变截面梁的精度。采用直接基于单元平衡的思想给出了计算变截面梁反应的有限元方法,解决了单元位移插值函数局限性所带来的问题。导出了变截面梁单元的单元刚度矩阵、单元等效节点荷载和单元一致质量矩阵。在此基础上,利用编制的程序进行了算例验证与分析。算例验证了本文理论的正确性,表明本文方法具有很高的计算精度。

桥梁空间分析中预应力效应分析方法研究

预应力技术在桥梁中的广泛使用,使得桥梁结构受力状况复杂,对预应力混凝土桥梁进行空间分析是必要的;但由于预应力筋数量庞大且形状复杂,对预应力空间效应的模拟是预应力混凝土桥梁空间分析的难点。从预应力筋的实际作用机理出发,提出在预应力张拉阶段用等效节点荷载来模拟预应力对结构的作用;而在预应力管道灌浆后,将预应力筋作为结构的一部分,用实体退化单元进行结构分析,并用两算例对本文的方法进行了验证。结果表明,该方法能真正模拟预应力的空间效应,可用于预应力混凝土桥的空间分析。

变截面梁预应力计算的积分算子法

将积分算子法用于变截面梁预应力问题的计算,提出了一种新型计算方法。该方法将多段变截面梁作为一个计算单元处理,直接计算多段预应力索等效节点力和单元内力,包含了变截面梁刚度分布对等效节点荷载的影响,包含了变截面剪切变形影响。该方法克服此前方法的缺陷,为变截面梁预应力的计算提供了一种精确计算方法。

预应力曲线梁的实用计算方法

针对流动坐标系的特性，采用与预应力直线梁计算相类似的分析方法，推导出曲线梁预应力钢束空间分析的计算表达式，利用空间曲梁单元在任意空间荷载作用下的等效节点力表达式，得出了一种实用的预应力曲线梁数值分析方法，并编制了相应的分析计算程序。最后结合深圳市某一预应力混凝土曲线高架桥的分析，计算结果与实测值相吻合。

地下工程的开挖模拟计算

本文给出了一种可模拟地下洞室开挖过程的等效节点荷载法，同时对用弹塑性增量理论求解初应力问题中的不平衡余量项的求解给出了一种算法。最后对某一具体工程的分级开挖进行了模拟计算。

基于内力包络理论桥梁远程健康监测安全评价

通过安全评价模式、基于桥梁实时监测的抵抗内力图和实时内力图的获取、应用实践等几个方面的阐述,将桥梁设计中使用的内力包络验算方法应用于桥梁远程健康监测系统,提出了一种基于内力包络理论的安全评价方法。与现有方法相比,该方法解决了测点有限、不能反映未测位置及桥梁整体状态的问题,具有更直观、客观的优点,并能较好地克服环境与运营条件的影响,具有良好的应用前景。

考虑下卧弹性基岩的地下结构抗震分析模型

针对广泛采用的振动方法仅能考虑下卧刚性基岩条件的问题,基于等效节点荷载地震动输入方法和等位移边界,提出了可以考虑下卧弹性基岩恢复力和反射/透射地震波向地层深处逸散效应的地下结构抗震实用分析模型。介绍了等效节点荷载输入原理,通过数值算例验证了等位移边界的适用性。通过均质和成层场地算例,验证了分析模型正确性。以上海场地为例,对比分析振动方法与本文分析模型,地表位移和隧道结构内力响应初期相近,而后期差异显著,体现了下卧刚性基岩和弹性基岩不同场地条件的区别。下卧弹性基岩场地条件地下结构抗震分析,采用本文模型更符合实际情况。

桥梁预应力效应数值分析及程序实现

该文阐述了在桥梁平面杆系模型中添加预应力效应分析模块的数值方法。首先用导数点法描述预应力线形,其次把预应力钢索离散成连续的折线段并逐段计算预应力损失,最后把有效预应力等效成节点荷载施加在结构上。经编程计算验证该预应力数值分析方法正确可行,可为同行理解和应用相似的预应力分析程序作参考。

直线箱梁剪力滞及剪切变形双重效应的矩阵分析法

以文献 [1]中对直线箱梁考虑剪力滞后、剪切变形的分析为基础 ,给出考虑双重效应的直线箱梁在均布荷载作用下的初参数解 ,并推导出了在双重效应下直梁单元的单刚矩阵及等效节点荷载向量 。

板桩码头的有限元解法及计算机处理

介绍采用竖向弹性地基梁法计算板桩码头的要点。

有限元中各类单元之间的相似性分析

通过虚功原理对各类单元的单元刚度矩阵K、等效节点荷载P的推导,分析了插值函数的构造方法和插值函数的组成形式,从而得出各类单元之间的相似性。

军用组合吊桥中加劲梁间隙角作用分析

用装配式公路钢桥作成军用组合吊桥的加劲梁存在间隙角的影响。用间隙等效节点荷载参与到非线性有限元法的迭代求解过程中,并加以调整,使间隙角的闭合形式与梁的受力相一致,并编制适用程序,算例与实测结果相符,结果表明,间隙角的影响不可忽略。

黏弹性人工边界地震波动输入方法综述

本文以黏弹性人工边界为例,总结了黏弹性人工边界地震波动输入的几种主要方法。分析了各种黏弹性边界地震波动输入方法的优缺点,讨论它们之间的相互联系,对它们的精度和适用性进行了对比,并阐述了黏弹性人工边界地震波动输入研究的发展方向。