预应力钢-混凝土连续组合梁的非线性有限元分析

以六根两跨预应力钢-混凝土连续组合梁的系列试验结果为基础,以通用有限元程序MSC.MARC(2005 r2)为平台,提出用于模拟预应力连续组合梁非线性全过程受力行为的精细有限元模型,并给出单元选取、材料建模以及整体组装的详细过程。有限元分析基于弹塑性本构模型,能充分考虑材料非线性和几何非线性,反映结构受力全过程中预应力筋内力变化、滑移效应、内力重分布、应力分布、曲率分布以及塑性铰形成等复杂特性,深入揭示预应力连续组合梁的受力机理和特点。模型计算结果和实测结果以及理论分析结果吻合良好,表现出良好的数值特性。模型对于预应力连续组合梁的精细化分析具有较高的精度和广泛的适用性,为研究预应力连续组合梁受力性能提供了强有力的工具。

考虑施工阶段的装配式钢-混凝土组合梁非线性全过程分析方法

为解决常规钢-预制混凝土桥道板组合梁的剪力键预留孔角隅和板间现浇接缝易开裂的问题,提出了带装配式栓钉(PCSS)剪力键和预制预应力桥道板的钢桁-混凝土组合梁(Prefabricated Steel Truss-Concrete(PSTC)Composite Beam)。针对从施工到成桥到破坏的全过程力学行为,提出了一种装配式组合梁的非线性全过程分析方法:建立精细化有限元模型,预制桥道板和板间接缝采用在混凝土实体单元中是否嵌入普通钢筋单元分别模拟;桥道板采用预应力钢束降温法模拟板内获得预压应力的过程;组合梁采用导入初应力的方法,实现将先期获得预压应力的桥道板与钢桁结整为组合梁共同受力。利用该方法模拟分析了装配式钢桁-混凝土组合梁在负弯矩作用下,从施工到成桥到破坏的全过程力学行为,并与组合梁负弯矩区段力学行为性能试验的结果进行了对比。结果表明:该模拟方法能较真实模拟装配式钢-混凝土组合梁从安装桥道板到桥道板的破坏的全过程受力行为,挠度计算值与实测值相差4.1%,吻合较好。

隔震橡胶防护挡块非线性有限元分析

在研究开发隔震橡胶限位防护挡块过程中,着重试验研究了隔震橡胶限位防护挡块在荷载作用下的荷载与位移关系。采用ANSYS有限元分析程序对隔震橡胶防护挡块在荷载作用下的性能进行了分析,考虑了材料非线性、几何非线性和接触非线性,从理论计算角度进一步了解其在荷载作用下的变形全过程。结果表明有限元分析与所进行的试验结果符合良好。

预应力钢-混凝土连续组合梁的非线性有限元分析

以六根两跨预应力钢-混凝土连续组合梁的系列试验结果为基础,以通用有限元程序MSC.MARC(2005r2)为平台,提出了用于模拟预应力连续组合梁非线性全过程受力行为的精细有限元模型,并给出了单元选取、材料建模以及整体组装的详细过程。有限元分析基于弹塑性本构模型,能充分考虑材料非线性和几何非线性,反映结构受力全过程中预应力筋内力变化、滑移效应、内力重分布、应力分布、曲率分布以及塑性铰形成等复杂特性,深入揭示了预应力连续组合梁的受力机理和特点。模型计算结果和实测结果以及理论分析结果吻合良好,表现出良好的数值特性。文中模型对于预应力连续组合梁的精细化分析具有较高的精度和广泛的适用性,为研究预应力连续组合梁受力性能提供了强有力的工具。

CS屋面板荷载-挠度非线性有限元分析

通过CS屋面板截面曲率与弯矩、剪力的对应关系,采用逐级加载的方法编制了CS屋面板荷载 挠度全过程非线性有限元计算程序,并将电算结果与试验数据进行了对比,验证程序的可靠性,为进一步研究CS屋面板的设计理论提供参考.

非线性跟踪分析中弧长算法的改进

在非线性静力结构变形跟踪技术的研究中 ,弧长算法在理论上有较明显的优势 ,但自身存在一些问题。本文中针对这些问题对以下方面做了改进 :1)跟踪方向的判定 ;2 )荷载增量因数的计算与选择 ;3)弧长调节因数的改进。

大跨度预应力张弦式管道试验与有限元分析

以一榀100 m跨度预应力张弦式管道为原型,设计了1∶15比例缩尺模型,在中国首次开展了张弦式管道在预应力张拉阶段、正常使用阶段及承载力极限阶段的受力全过程试验研究。基于ANSYS软件对试验全过程进行了非线性有限元模拟,并结合一致缺陷模态法与柱面弧长法,进行了同时考虑初始几何缺陷与几何非线性的屈曲分析。结果表明:半跨荷载对预应力张弦式管道较为不利,结构整体变形与上弦应力增长较为迅速;结构对平面外的初始几何缺陷较为敏感,半跨荷载下的屈曲临界荷载较全跨荷载作用时稍低;结构具有可靠的稳定性与较大的安全储备,极限承载力达到设计荷载的2.68倍;有限元计算值与试验结果吻合良好;该非线性有限元分析方法能较好地实现对预应力张弦式管道受力全过程的模拟。

预应力条形钢拉板索穹顶及施工全过程分析

为了解决刚性屋面应用于常规索穹顶结构连接构造复杂的问题,提出了一种新型预应力钢拉板索穹顶结构.结合条形钢拉板的特点,基于非线性动力有限元法,提出了通过建立预分析模型确定初始形态的正施工过程分析方法.在无锡新区科技交流中心屋盖结构的基础上,设计了新型预应力钢拉板索穹顶结构模型,进行了无支架提升牵引施工全过程分析.结果表明:钢拉板索穹顶结构位形在建造过程中经历了悬垂状态、调整状态和刚化状态;提升索和牵引索的拉力在钢拉板外端点接近外支座时会有较大提高;条形钢拉板在整个施工过程中均保持弹性状态,且最终位形与索杆单元模拟的脊索位形相差不大,证明了新型预应力钢拉板索穹顶结构的可行性.

桩基厚承台结构非线性分析

建立公路常见多柱情况下桩基厚承台非线性有限元计算力学模型,运用有限元分析软件,对桩基厚承台进行从加荷、开裂、屈服直至破坏的全过程非线性有限元计算,分析裂缝扩展情况、应力分布规律和传力机理,为桩基厚承台传力模型的建立提供理论计算依据。

高性能混凝土框架结构滞回全过程分析

基于非线性有限元原理 ,编制了高性能混凝土梁基于本构关系的滞回全过程分析程序 ,程序设计中考虑了材料非线性、几何非线性、预应力作用、混凝土裂面效应、轴力二次矩、材料双切线模量场等因素的影响 ,并考虑了高性能混凝土的特点 ,程序计算值与试验结果吻合较好。在此基础上 ,编制了高性能混凝土框架结构基于恢复力模型的滞回全过程分析程序 ,对该程序进行了试验验证 ,计算表明高性能混凝土框架结构具有良好的抗震性能。

连杆热模锻全过程的仿真分析及模具寿命预测

在考虑连杆热模锻模具的材料性能和工况条件基础上,采用有限元分析软件Msc.Superform对连杆热模锻全过程进行了非线性、大变形热机械耦合分析。实现了对连杆热模锻模具关键部位的弹塑性变形的全过程动态模拟仿真,得到了温度场、等效塑性应力应变场在时间和空间上的分布规律,研究结果符合实际情况,具有现实意义。在此基础上,运用CoffinMansion公式对所计算的模具寿命进行了预测,其结果与实际应用中的模具寿命基本一致,为进一步研究不同工况下热模锻成形控制和终锻成形模具结构设计提供了理论依据。

无粘结纤维增强筋预应力混凝土梁非线性分析

建立应用纤维增强筋的无粘结预应力混凝土梁的有限元计算力学模型,运用有限元分析软件,对纤维增强筋预应力混凝土梁进行从加荷、开裂、屈服直至破坏的全过程非线性有限元计算,分析裂缝扩展情况、应力分布规律和传力机理,为纤维增强材料在桥梁工程中的应用推广提供理论计算依据。

温度预应力钢板箍加固RC短柱有限元分析

本文结合国内外包钢加固方面的研究成果与实践经验,提出利用温度对钢板箍施加预应力以提高RC短柱抗震加固效果的方法。该方法旨在通过箍板降温回缩对加固柱混凝土产生预压应力,使核芯混凝土处于三轴受压状态,从而有效提高混凝土强度和变形能力,同时可有效降低后加部分的应力滞后,提高结合面传力性能。文中利用通用有限元软件ANSYS建立预应力钢板箍加固RC短柱计算模型,对施加和未施加预应力两种情况的构件进行轴压力恒定下的横向力位移非线性全过程分析。通过计算结果对比分析,揭示了通过施加钢板箍预应力加固方案的可行性。在考虑加固构件二次受力基础上,通过改变轴压比、预应力水平,研究预应力技术对短柱抗剪强度及变形能力的影响,以验证理论构想。

无粘结预应力混凝土梁非线性分析

无粘结预应力混凝土结构是当今流行的一种后张法预应力体系。本文采用杆系有限元理论,建立了体内无粘结预应力混凝土梁全过程非线性分析的数值计算方法,并编制了相应的计算程序。计算结果表明,该方法是可靠的。

下限极限分析的子迭代路径跟踪内点算法

采用路径跟踪内点法求解有限元下限极限分析所对应的非线性规划问题。在非线性方程组的Newton算法中引入子迭代过程,能够直接采用位移型有限元的数据存储格式和求解工具,并且大量计算可以在单元一级完成。改进的算法可直接利用现有的位移型有限元程序,实现过程简单。算例表明,该算法的效率和精度均可以得到保证。

云桂铁路南盘江特大桥主拱圈非线性稳定性评估

为探讨大跨度劲性骨架拱桥主拱圈的非线性稳定性能,以云桂铁路南盘江特大桥为工程背景,运用西南交通大学自主研发的LSB软件建立主拱圈有限元模型,考虑几何与材料非线性的影响,计算施工全过程共46个工况下的结构非线性稳定系数,并评估主拱圈在施工过程中的变化趋势。结果表明:钢管骨架拼装阶段主拱圈非线性稳定系数在2.2~26.3,拼装与拱顶合龙段相邻的19#节段时非线性稳定系数为2.2,钢管骨架合龙时非线性稳定系数为3.9;灌注钢管内混凝土阶段主拱圈非线性稳定系数在2.6~3.8,灌注下弦外侧钢管内混凝土时非线性稳定系数为2.6,随着钢管内混凝土逐渐达到其设计强度,非线性稳定系数保持相对稳定;浇筑外包混凝土阶段非线性稳定系数在2.1~4.6,浇筑边箱底板第3,6,9段外包混凝土时非线性稳定系数为2.1,是施工全过程主拱圈非线性稳定系数的最小值;施工全过程主拱圈失稳形态以面内失稳为主,其非线性稳定系数均大于安全临界值2.0,非线性稳定性能满足要求。

青岛国际帆船中心媒体中心钢屋面结构稳定分析与设计

青岛国际帆船中心是2008年奥运会帆船帆板比赛场地之一,其媒体中心钢屋面结构比较特殊,单榀平面结构为圆弧形H型钢梁和圆管柱铰接而成。介绍特征值屈曲分析和非线性有限元全过程跟踪分析方法在本结构整体稳定分析中的应用以及钢屋面结构体系的布置情况,可为类似工程提供参考。

青岛国际帆船中心钢屋面结构稳定分析与设计

青岛国际帆船中心是2008年奥运会帆船帆板比赛用场地之一,其钢屋面结构比较特殊,单榀平面结构为圆弧形H型钢梁和圆管柱铰接而成。介绍了特征值屈曲分析和非线性有限元全过程跟踪分析方法在结构整体稳定分析中的应用,以及钢屋面结构体系的布置情况和结构的空间受力体系,供类似工程参考。

框架中长柱与节点小偏压力学性能分析

哈尔滨科技大厦外框架柱采用了一种新型组合结构柱——钢管约束钢筋混凝土柱,本文依据哈尔滨科技大厦设计结果,在合理简化力学模型的基础上,选取材料的本构模型,利用大型通用有限元软件ABAQUS对哈尔滨科技大厦外框架中长柱与节点的力学性能进行了全过程分析。着重研究了外框架中长柱与节点在小偏压的情况下,钢管对节点力学性能的影响。在本文的研究基础上,可采用ABAQUS软件对同类工程节点的小偏压力学性能与工作机理进行深入分析,本文的相关结论可供相关研究与哈尔滨科技大厦外框架柱与节点的设计与施工提供参考。

网壳结构的稳定性分析

稳定性分析是网壳结构、尤其是单层网壳结构设计中的关键问题。本文论述了网壳稳定分析的目的和稳定准则,对网壳结构稳定分析的两种物理模型进行了比较,并对网壳结构全过程分析进行了论述。