钢筋混凝土梁疲劳累积损伤过程的等效静力分析方法

为了实现对钢筋混凝土梁疲劳性能的全过程分析和剩余承载力评估,提出一种混凝土构件疲劳累积损伤过程的等效静力分析方法。通过对材料疲劳刚度、强度退化和疲劳残余变形累积发展规律进行分析研究,建立混凝土和钢筋任意加载次数后的疲劳本构模型;基于混凝土材料在静态荷载与疲劳荷载作用下破坏的相似性,构建疲劳荷载与静载作用的等效关系,提出钢筋混凝土构件疲劳性能的等效静力分析方法。采用该方法对某混凝土试验梁进行疲劳性能分析。研究结果表明:所获得的数值模拟结果与实验值变化规律一致,吻合程度良好,验证了该方法的有效性和实用性。

堤坝高聚物防渗墙静力荷载试验与数值分析

为了对比高聚物防渗墙和混凝土防渗墙在静力荷载下的受力特性,以非水反应类聚氨酯高聚物防渗墙和混凝土防渗墙为实例,开展了2种防渗墙在静力荷载下的试验研究。同时利用ABAQUS有限元软件对静力荷载下防渗墙的受力特性进行数值模拟。结果表明:数值计算结果与试验数据吻合较好,高聚物防渗墙在相同的静力荷载作用下应力值远小于混凝土防渗墙,且高聚物防渗墙与土体变形协调能力较好,不易发生破坏。

板材成形回弹数值分析的静力隐式方法

给出了板材成形加载过程、卸载过程数值模拟的静力隐式有限元方法 ,通过平衡迭代求解有限元方程 ,并采用隐式算法进行应力积分及接触压力计算。这种方法应力计算准确 ,因而回弹计算结果具有较高的精度。数值计算表明 ,纯弹性板大变形卸载后能够完全恢复到原始形状 ,说明该方法对几何非线性问题的分析是非常准确的。最后对板材柱面、球面成形的回弹进行了分析。

基于OpenSees的钢筋混凝土桥墩拟静力试验数值分析

以4个呈弯曲破坏形态的圆形钢筋混凝土桥墩的拟静力试验结果为依据,基于OpenSees中的Beamwith Hinges Element单元,建立了相应的桥墩滞回分析纤维单元模型。由模拟结果与试验结果对比可知,所建立的纤维单元模型对桥墩的骨架曲线及滞回曲线都有良好的模拟效果,且能体现桥墩在反复加载过程中刚度、强度退化现象,表明了模型的有效性。

基于OpenSees的RPC桥墩拟静力数值模拟与参数分析

为探讨RPC桥墩在拟静力荷载作用下的延性抗震性能,本文基于OpenSees计算平台,选取Concrete02本构关系和Steel02本构关系,结合非线性梁柱单元和零长度单元,建立考虑墩底纵筋滑移的滞回分析模型。3个常轴力作用下的RPC桥墩水平反复加载滞回试验结果与数值模拟的对比分析表明:基于适当的参数取值,应用OpenSees中既有材料本构关系和单元类型能够较好模拟RPC桥墩的骨架曲线和滞回曲线,并能反映构件在反复加载过程中强度和刚度的退化。在此基础上运用OpenSees分析轴压比、纵筋率和水平荷载加载方向等参数对RPC桥墩延性抗震性能的影响。

基于静力等效的喷丸工艺数值模拟

根据喷丸过程的特点,用静力等效的方法对喷丸强化工艺进行数值模拟,避免了动态显式算法中计算结果的不稳定。分析弹丸与工件之间的平均接触应力的变化规律,对喷丸过程中的不同阶段进行划分,推导了等效载荷的表达式。考虑到弹坑分布对于残余应力的影响,开发了弹坑阵列模型,结果表明,弹坑阵列模型预测的残余应力分布与实际情况相符。

高层建筑横风向风致响应及等效静力风荷载的分析方法

高层建筑横风向风致响应和等效静力风荷载是风工程和结构工程领域关注的问题。基于既有高层建筑横风向气动力和气动阻尼研究成果,推导出一套高层建筑横风向风致响应及等效静力风荷载的计算方法。该方法考虑了广义气动力的振型修正、气动阻尼及背景分量对风致响应的影响。通过算例与日本AIJ(2004)推荐的横风向荷载的计算方法进行了比较,显示了本计算方法的便捷性和结果的准确性,并分析了振型修正、气动阻尼和背景分量等因素对计算结果的影响。

高阶数值流形方法在结构静力分析中的应用研究

高阶流形法的主要难点在于,由于覆盖函数项数的显著增加,单元矩阵公式繁琐,其程序代码也大幅增加,而且单纯形积分要求被积函数能够表示成多项式,用手工推导和编程很难实现。针对此问题,提出应用Mathematica软件自动推导公式和生成程序代码的简便方法,并应用此项技术开发了高阶流形法的二维和三维静力分析程序,同时给出多个典型算例。研究结果表明:高阶流形法的确能提高位移和应力的计算精度,也具备反映应力集中和应力奇异性的能力,其计算精度受到覆盖函数的阶次和数学网格划分的双重影响。

预应力混凝土空心墩拟静力试验与数值分析

为研究预应力混凝土空心墩的抗震性能,对4个空心墩模型进行拟静力试验研究,并基于试件的破坏特征、滞回性能等试验结果,利用OpenSees软件,采用纤维梁柱单元模拟各空心墩在拟静力荷载下的力学行为,对比分析预应力混凝土整体式空心墩、装配式空心墩与钢筋混凝土空心墩的拟静力行为。结果表明:在钢筋混凝土空心墩中配置竖向无粘结后张预应力筋,可提高其刚度与水平抗力,增强滞回曲线的捏缩效应,减小残余位移,对累积滞回耗能影响不大;与整体式空心墩不同,添加耗能钢筋的预应力装配式空心墩没有出现明显的塑性铰区,曲率分布和剪切错动主要集中在墩底接缝处,滞回曲线呈明显的捏缩状,损伤程度较轻,其刚度、累积滞回耗能分别约为钢筋混凝土空心墩的100%、73%;建议的模型和方法能较准确地预测预应力空心墩的拟静力行为。

钢筋混凝土柱的拟静力试验及其数值分析

基于我国现行建筑抗震设计规范设计了一组钢筋混凝土柱,并对其进行了拟静力试验,获得了试验柱的主要破坏形态、滞回曲线及骨架曲线。试验表明,在单调周期荷载作用下,钢筋混凝土柱产生的破坏形式主要是弯曲破坏,破坏时柱底保护层混凝土部分剥落,部分箍筋和纵筋屈服,箍筋起到了良好的约束作用,柱的滞回曲线呈现弓形,形状饱满,具有良好的耗能能力。在试验的基础上,以ABAQUS为分析平台,对试验柱建立了基于纤维梁柱单元的数值分析模型,通过将数值分析与试验结果的对比分析,验证了所建立的数值模型的合理性与可行性,为深入进行钢筋混凝土柱抗震性能的研究奠定了基础。分析表明,钢筋的本构关系对钢筋混凝土柱的非线性数值模拟结果影响较大,为保证数值分析结果的实用性,有必要对其进行更为深入的研究。

考虑摩擦时平面机构动态静力分析的数值解法

该文提出考虑摩擦时平面机构动态静力分析的数值解法。该法以构件为示力体,建立矩阵形式的平衡方程,并给出求解平衡方程的选代格式。此外,该文还推导了平面运动副摩擦力(矩)等的解析表达式。在这些公式和有关约定下,可不画示力图而直接写出平衡方程,为平衡方程的自动生成奠定了理论基础。

结构构件静力分析的数值方法

文中介绍了适用于结构构件静力分析的有限元程序设计方法 ,其依据一般热弹性材料的本构方程、热传导理论和空间等参元理论。算例数值解与解析解相吻合。

高恒阻大变形锚索静力学特性数值模拟分析及应用

近些年,滑坡地质灾害发生的强度和频率逐年上升。在滑坡发生过程中,传统预应力锚索无法抵抗岩土体大变形而发生拉断、破坏、失效等问题。针对上述问题,自主研发了三种不同类型的高恒阻大变形锚索(NPR锚索),其核心结构由恒阻装置与传统锚索连接组成。首先,通过现场静力拉伸试验,得到该新型锚索结构最大恒阻力值约850 kN,最大变形量达2000 mm;其次,在ABAQUS中采用STATIC,GENERAL准静态分析方法对静力拉伸条件下恒阻装置的应力应变特性进行数值模拟分析,分析结果证明NPR锚索拉伸过程是一个恒阻且吸收能量的过程;最后,现场应用验证了NPR锚索结构能够随着边坡失稳而产生大变形的特性,避免了传统锚索因大变形而被拉断破坏,实现了滑坡灾害防治、监测、预报智能一体化的目标,为合理解释滑坡体运移规律与监测预警曲线之间的关系提供了科学依据。

水平轴风力机等效静力风荷载下的响应分析

根据某1.5MW水平轴风力机的结构特征,建立风力机的有限元模型,基于高耸结构设计规范得到两种工况下风力机的等效静力风荷载.运用ANSYS软件分别计算风力机在两种等效风荷载下的拟静力响应,得到风力机各部件应力与位移的分布情况.结构的最大应力发生在塔架底部为67.3MPa,机舱的最大位移为0.41m.结果表明,风力机满足静力下的强度要求,为风力机的设计制造提供了理论依据.

太阳能板支架体系等效静力风荷载响应分析

太阳能结构受风荷载影响较大,而目前对风载研究较少。以常见的展厅式太阳能板结构为研究对象,将风荷载作为等效静力荷载,采用有限元法对其进行结构建模及风载响应分析,得出了在等效静力风荷载作用下结构各处的位移和应力值,将结构在各工况下的位移和应力相比较,得出风荷载对结构的影响,为太阳能结构的设计提供参考。

大跨屋盖结构多目标等效静力风荷载精细化分析

基于已建立的大跨屋盖结构多目标等效静力风荷载理论框架,对其中存在的关键问题进行精细化分析。首先,根据结构风振响应特性,分别推导构造多目标等效静力风荷载的背景分量、共振分量及其二者耦合项分量,解决基本分量应与风振响应分析结果相对应且能再现风振响应特性的问题。其次,根据各基本分量作用下结构静力响应分布的相似程度对基本分量进行归并精简,从而保证所选基本分量的高效性,实现用较少的基本分量完成尽可能多的目标响应等效。最后,针对基于数值方法求解多目标等效方程造成的计算结果离散性大、不便于工程应用、精度不高等问题,补充求解的边界条件方程,并提出对计算结果的修正方法。利用提出的精细化分析方法,对国家网球中心"莲花"球场屋盖结构多目标等效静力风荷载进行分析。研究结果表明:所得多目标等效静力风荷载分布合理,静力响应与多目标响应较吻合,验证了所提出的方法的有效性和工程实用性。

等效静力法和瞬态动力法在控制棒导向筒动力分析中的对比研究

将核电反应堆控制棒导向筒组件从反应堆系统中解耦,建立下部导向筒详细模型。运用等效静力法和瞬态动力法对下部导向筒开展动力分析,对两种分析方法的计算原理和计算结果进行比较研究,验证了两种分析方法在控制棒下部导向筒动力分析中的可行性,为后续工程应用针对不同的设计阶段选取动力分析方法提供了依据。

输电线路轻钢防撞结构等效静力与能量分析

传统输电线路杆塔的防撞墩土建工程量大,现场施工难度高,占据水域范围广,影响航道尺度,可靠性和安全性有待提高。为此提出了新型的轻钢防撞结构,通过建立力学分析模型,对防撞结构进行等效静力分析与能量分析,综合比较在发生碰撞时有防撞结构和无防撞结构的各种工作状态。通过仿真模型采集位移变形、应力和系统整体的总能量、动能、内能等数据,验证轻钢结构的防撞性能。与传统防撞墩相比,轻钢结构材料和防撞型式合理,防撞结构的可靠性和安全性高,结构的制造、安装、维护和修理的经济性好,适用于输电线路在水域中架设杆塔的防撞要求,满足安全可靠和经济适用的协调统一。

外壳预制式装配桥墩拟静力数值模拟

外壳预制式混凝土结构是一种新型装配式结构形式,采用混凝土保护层与箍筋预制、核心区域混凝土现浇的施工方式。为研究外壳预制式装配桥墩的抗震性能,进行现浇桥墩和外壳预制式装配桥墩的有限元建模和拟静力试验数值模拟,对比分析现浇桥墩和外壳预制式装配桥墩的滞回曲线、骨架曲线等抗震性能指标。结果表明,外壳预制式装配桥墩与现浇桥墩抗震性能相近。

拱坝静动力特性的数值模拟分析

为研究某大型水电站高拱坝实际受力特性和地震动响应规律,利用有限元软件ANSYS的APDL语言进行二次开发,建立拱坝与地基相互作用的三维有限元模型,分别对高拱坝在基本组合下进行静力分析和特殊组合下的动力分析。结果表明:基本组合下拱坝的位移以顺河向最大,并出现在坝顶指向下游,在组合3下顺河向变形可达到37.65mm,坝体最大主应力分布在坝底部位。采用兰索斯法对高拱坝进行动力自振特性分析,得出第一阶频率值为3.34Hz,振型以顺河向为主。坝体的最大动位移和最大地震动应力值均小于规范规定值,表明该拱坝设计方案合理,安全可靠。