考虑结合面影响的组合梁非线性预应力模态分析

为了研究结合面非线性特性对机械结构动态性能的影响,利用有限元分析软件,以组合梁结合面为研究对象,首先进行了考虑结合面非线性特性的非线性预应力模态分析,证明了结合面非线性特性对组合梁各阶弯曲振动固有频率有重要影响;然后采用单变量法研究了结合面法向载荷和摩擦系数对组合梁振动特性的影响。研究表明:结合面的法向载荷和摩擦系数都会使组合梁的固有频率降低,其中摩擦系数占主导地位。摩擦系数对组合梁低阶固有频率影响较小,高阶时影响较大。最后进行模态试验验证,实验表明:模态试验所得组合梁弯曲振型与非线性预应力模态分析法所得振型相吻合,且二者所得固有频率之间的误差在接受范围之内,从而证明了非线性预应力模态分析的可行性。

考虑材料非线性的预应力梁模态分析

ANSYS在进行非线性材料的模态分析时并不能很好地处理材料的非线性特性,因此使用ANSYS进行非线性模态分析,必须对该软件自振的计算程序进行修正或者优化。论文中的程序先提取非线性静力计算结果中单元的应力大小,然后利用应力大小来修正单元的弹性模量,通过这种方式使得材料的非线性特性能被ANSYS模态分析结果反映出来。

基于UEL的水电机组导轴承支架非线性连接模态特性分析

模态分析是水电机组故障诊断的重要方法,但其传统方法缺少对接触部分非线性接触的模拟手段,直接影响模态分析的准确性,也无法对链接部位的失效过程及趋势进行分析。该文基于用户自定义单元子程序接口(user-defined element subroutine interface,UEL),建立了结合部三维非线性专用分析单元模型。推导所提模型有限元格式的基本方程,获得表征材料非线性特性的本构关系;给出螺栓连接的固定结合部的静态分析,以及立式水轮发电机导轴承支架的模态分析算例;给出导轴承支架的支臂末端螺栓连接变刚度计算的工程应用实例。实验与仿真对比结果表明了建立的UEL三维非线性接触分析专用单元模型的正确性;连接失效分析表明了随着导轴承支架接触刚度的下降,会在整机模态频率计算中引入新的频率段这一结果的重要性。

约束Green函数与非线性地基梁模态分析

在生物和医学领域,微机电系统(MEMS)中的微梁结构在植入人体的使用时,由于体内的细胞环境类似于水凝胶,在这种环境下工作,设备和仪器的精度和稳定性很大程度上受到细胞弹性的影响.为了分析此类地基梁的动力学问题,本文建立了非线性基础上的梁振动模型,研究了任意位置弹簧和非线性弹簧基础上的梁模态.通过Laplace变换和线性叠加原理,得到了一种约束Green函数,利用数值计算验证方案的有效性,并研究了各种重要物理参数的影响,发现弹簧位置向跨中移动时,模态对称性被打破,弹簧刚度增加,模态阶数改变.

预应力钢箱梁的非线性分析

为提高预应力钢箱梁的计算精度 ,对预应力钢箱梁的两个受力阶段作了全过程非线性分析 ,建立了预应力钢箱梁的非线性分析模型 .采用平衡原理和能量原理分别推导出预应力钢箱梁在预加力阶段和荷载阶段的控制微分方程 .用上述方程进行理论计算所获得的数据 ,如钢梁的跨中挠度、底板应变均与预应力钢箱梁模型的实验结果符合良好 ,表明了建立的模型和所推导的控制微分方程的有效性和正确性 .对影响钢箱梁刚度的因素诸如预加力的大小、预应力钢索的跨中垂度等进行了详细讨论 .讨论结果表明 ,当外荷载较小时 ,预加力对钢箱梁刚度影响较小 ;当外荷载较大时 ,预加力对钢箱梁刚度影响较大 .

预应力碳纤维布材加固混凝土梁受弯性能非线性分析

根据平截面变形假定,考虑材料的非线性性质,用分级加应变的方法计算预应力碳纤维布加固的混凝土梁的荷载—挠度关系,得到的5根预应力碳纤维加固混凝土梁和4根非预应力加固混凝土梁的荷载-挠度曲线与试验结果吻合较好。并在此力学模型的基础上对预应力碳纤维布加固的受弯构件的二次受力性能进行了非线性分析,研究了碳纤维初始应变、截面高度、预应力大小对被加固梁受弯性能的影响。分析结果表明:预应力可有效发挥碳纤维高强性能,二次受力条件下预应力碳纤维布材的加固效果远好于非预应力碳纤维布材加固,可有效解决构件二次受力应力应变滞后问题。

预应力钢—混凝土组合梁有限元非线性分析

给出了预应力钢—混凝土组合梁有限元非线性分析中的钢与混凝土分层板壳单元、栓钉剪力连接件和预应力钢索的线性单元模型 ,以有限变形理论为基础 ,同时考虑了材料非线性和几何非线性 。

预应力混凝土梁非线性分析单元模型

为了能够准确有效地分析混凝土梁中预应力钢筋的力学性能,模拟结构中存在的普通钢筋、预应力直线钢筋和预应力曲线钢筋,提出了一种预应力混凝土梁非线性分析的单元模型。应用有限元理论,采用全拉格朗日列式的三维杆单元模拟预应力钢筋;采用实体退化组合壳单元模拟结构;应用钢筋单元和混凝土单元之间的位移场关系形成钢筋对混凝土单元的贡献,将预应力钢筋对结构的作用直接反映在单元模型内部。预应力混凝土T梁的破坏过程模拟结果表明梁的跨中挠度计算结果和试验实测数据吻合,单元模型有效地反映了预应力束的力学性能。

有黏结预应力CFRP筋混凝土梁试验及非线性分析

通过6根梁试件的单调加载静力试验,对有黏结预应力CFRP筋混凝土梁的受力过程、破坏形态、抗弯承载力、位移延性以及变形特性等进行了较系统的研究,并利用ANSYS软件对试验梁进行了非线性有限元分析。研究结果表明:有黏结预应力CFRP筋混凝土梁受力性能良好,具有较大的位移延性和变形能力;按配筋率的不同,梁试件的破坏模式分为受拉破坏和受压破坏2种;随着配筋率的增大和张拉控制应力的提高,有黏结预应力CFRP筋混凝土梁的位移延性有所降低;和非预应力配筋为钢筋的梁试件相比,非预应力配筋为玻璃纤维塑料(GFRP)筋的梁试件的位移延性和变形能力稍低;典型试件的有限元计算值和试验值吻合良好。

任意截面无粘结预应力混凝土梁的极限非线性分析

在材料非线性应力-应变关系基础上,提出了确定任意截面无粘结预应力混凝土梁抗弯强度以及计算无粘结预应力筋极限应力的通用方法。利用修正的RODRIGUEZ截面模型进行截面强度分析,按截面顶点把截面划分为若干个梯形单元,通过对梯形单元积分求出混凝土内力。将极限状态下无粘结预应力梁等效塑性区长度与破坏截面中性轴高度之比看作一常数,通过对引自7个不同文献的140片无粘结预应力试验梁的非线性回归分析,认为这个常数取为9.78较为合理。计算结果与试验值吻合较好。

双筋工形预应力混凝土梁截面的非线性分析

从混凝土和钢筋 (预应力筋和非预应力筋 )的非线性本构关系出发 ,推导了双筋工形预应力混凝土截面在加载过程由于中性轴移动而引起的截面内力的不同计算公式 ,建立了一个由两个变量互相耦合而成的非线性方程组。通过一种理想的数值算法 ,完成了M -N -全过程非线性分析。所提出的非线性分析方法收敛速度很快 ,非常适合于编程计算 ,可以很方便地实现三个分析目标 :( 1)绘制M -N -曲线 ;( 2 )计算极限荷载 ;( 3 )计算任意荷载作用下截面混凝土。

预应力混凝土结构非线性分析中ANSYS的应用

讨论了应用ANSYS进行预应力混凝土结构的分析时,建模方法及应注意的问题,重点考虑了预应力筋的模拟方法,给出了相应的建议。通过实例,比较了不同建模方法的差异。为预应力混凝土结构的设计和研究提供了一种切实可行的分析工具。

预应力混凝土受弯构件疲劳损伤全过程非线性分析

基于唯象观点对混凝土和钢筋分别采用疲劳弯曲受压变形模量和钢筋面积这两种宏观物理量作为损伤量度,在正截面应力分析的基础上,提出了一种考虑钢筋和混凝土两种材料耦合作用的非线性疲劳损伤全过程分析方法.该方法可以考虑由于组成材料损伤机制不同而造成的疲劳损伤过程中的应力重分布现象,并且适用于变幅重复应力作用的情况.通过分段线性的方法实现了混凝土构件的非线性损伤过程分析.计算结果表明,该方法能够较好地对预应力混凝土受弯构件进行疲劳全过程分析.

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。

基于弧长法的预应力框架结构非线性分析

根据后张有粘结预应力混凝土框架结构的受力特点,编制了适用于预应力建立和施加外荷载两个阶段的静力杆件非线性有限元分析程序.该程序直接从材料的应力-应变关系出发,考虑了混凝土的受拉硬化和受压软化,采用截面分层杆系有限元模型和弧长法,在刚度矩阵中同时考虑了材料非线性和几何非线性.经与两榀预应力混凝土框架试验结果校核,程序模拟精度较好,可用于后张有粘结预应力混凝土框架结构的计算与分析.

预应力闸墩与钢锚块接触非线性有限元分析

采用非线性有限元方法,对深溪沟水电站泄洪闸预应力闸墩与钢锚块进行了整体空间应力与变形分析,计算中考虑了预应力闸墩与钢锚块的耦合效应,并通过在两者之间设置接触单元模拟预应力闸墩与钢锚块的接触非线性,得到各设计工况下的位移分布和变形结果,全部有限元计算结果为深溪沟工程泄洪闸预应力体系设计与优化提供依据.根据有限元计算成果,对大吨位预应力闸墩所采用的钢结构支撑梁的预应力效果进行总结和评价,并与混凝土锚块的应力分布规律作了简要的对比.

部分预应力混凝土框架结构的非线性分析

本文直接从混凝土和钢筋的应力与应变关系,推导了预应力混凝土截面弯矩-轴力-曲率(M-N-Φ)关系的计算方法,并实现了框架梁与柱截面M-N-Φ关系计算方法的统一;提出了变刚度单元的位移模式与刚度矩阵,实现了部分预应力凝凝土框架结构的非线性分析。按本文建立的非线性分析方法所得的计算结果,与二榀部分预应力混凝土框架结构的试验结果吻合较好。

火灾下预应力混凝土梁板非线性分析

常温下预应力混凝土结构中的预应力筋处于高应力状态.若因高温作用使预应力筋的预应力水平发生锐减,将给预应力混凝土工程带来灾难性的后果.因此,本文就应用ANSYS软件对火灾下预应力混凝土梁板非线性分析进行了尝试.在提出了常温下预应力混凝土受弯构件在有效荷载作用下的安全系数的概念,并推导出其数学表达式之后,通过大量的计算分析,得出了板中预应力筋抗火混凝土保护层厚度建议取值和梁中预应力筋梁侧抗火混凝土保护层厚度建议取值,为进行预应力混凝土结构抗火设计提供了参考依据.

预应力混凝土简支箱梁足尺模型试验及非线性全过程分析

对一片30 m跨的预应力混凝土小箱梁和一片20 m跨的预应力混凝土空心板进行了足尺模型试验,破坏模式分别为预应力筋拉断和顶板混凝土压碎,按能量的观点计算的延性指标小箱梁和空心板分别为1.99和1.23。基于平截面假定,采用有限条带法编制了非线性计算程序,可对包括卸载过程在内的全过程受力性能进行分析。重点介绍了卸载曲线如何在应力-应变、弯矩-曲率及荷载-位移3个层面进行计算。通过程序,对预应力筋配筋量、预应力筋张拉系数对结构的承载力、变形性能及延性的影响进行了分析。

预应力CFRP筋高性能混凝土T型梁试验研究与非线性分析

通过4根梁试件的单调加载静力试验,对体外预应力CFRP筋高性能混凝土T型梁和有粘结预应力CFRP筋高性能混凝土T型梁的受力过程、破坏形态、抗弯承载力、延性和变形等进行较为系统的研究。研究表明:体外预应力与有粘结预应力梁试件均具有较高的抗弯承载力、较大的位移延性和变形能力;体外预应力梁中体内预应力筋的应变增量比相应的体外预应力筋大得多;随着配筋率的增加,有粘结预应力梁试件的抗弯承载力有明显的提高,但其位移延性和变形能力有所降低。此外,应用商用软件ANSYS对4根梁试件进行非线性有限元分析,程序计算值与试验结果吻合良好。