P-BRW体系整体结构模型抗震性能分析

柱贯通型梁端铰接钢框架屈曲约束钢板剪力墙(P-BRW)体系是一种新型抗震结构体系,其受力明确,构造简单,更适合工业化建造的要求。采用有限元分析软件对一幢15层的高层建筑整体结构模型进行了不同地震设防烈度罕遇地震作用下的抗震性能研究,分析其自振特性、楼层位移、层间位移角、塑性出铰机制等性能指标。结果表明:P-BRW体系整体结构可以最大程度的发挥屈曲约束钢板剪力墙的耗能能力;在8度(0.2g)及以下设防烈度罕遇地震作用下,铰接钢框架的梁柱均处于弹性阶段,屈曲约束钢板剪力墙体系屈服而不屈曲,满足"小震不坏,中震可修,大震不倒"的设计原则;但在8度(0.3g)设防烈度罕遇地震作用下,底层柱端会形成塑性铰,不满足抗震设防要求。

框架结构有限元模型的坐标变换方法

针对框架结构有限元分析过程中的坐标转换关系问题,基于三角函数和应变能关系推导了二维坐标系中框架单元局部刚度矩阵和整体刚度矩阵之间的转换关系,利用功能原理推导荷载向量的局部坐标和整体坐标转换方法,利用所推导的转换矩阵,根据已知的框架结构局部刚度矩阵变换得到整体刚度矩阵.与常用的基于几何投影关系推导出来的单元坐标转换公式相比,新方法具有推导过程逻辑严谨,物理意义明确等优点,算例分析结果表明该方法适合编程应用.

有限元模型的整体刚度矩阵集成

在有限元分析过程中,定位单元刚度矩阵中的元素在整体刚度矩阵中的位置,对结构分析模型的正确建立起着重要作用.为了探究单元刚度矩阵向整体刚度矩阵的集成规律,推导了单元刚度矩阵和整体刚度矩阵之间的对应关系,得到单元刚度矩阵元素在整体刚度矩阵中的位置,依据单元结点号与结构整体坐标系下的结点编号的对应关系建立了统一的关联表,形成基于关联表的整体矩阵集成方法.与目前常用的结点平衡法相比,新建立的整体矩阵集成方法物理意义明确,建模过程简便快捷,且可靠稳定.算例分析结果表明该方法适合用有限元编程实现.

某大跨钢结构整体提升施工过程分析计算

为了深入探究大跨钢结构整体提升施工过程中的关键问题,通过详细介绍施工过程、分析计算方法和结果,对某大跨钢结构工程进行了实例分析,包括其结构形式、尺寸、材料特性等基本信息。在此基础上,详细分析了整体提升施工过程中的关键因素,如拼装、提升和固定等环节。为了确保施工的安全和质量,对提升施工过程中完全同步提升状态进行分析。研究结果表明,大跨钢结构整体提升施工具有较高的效率和安全性。通过精确的有限元模型和全面的分析计算,可以更好地了解结构的性能和稳定性,优化提升方案,降低施工风险。同时,这种施工方法也有助于提高建筑的质量和使用寿命。

基于子结构技术的复杂齿轮系统有限元三维接触分析

基于子结构分析技术,建立了复杂齿轮系统的三维整体有摩擦弹性接触计算模型,用有限元参数二次规划法求解非线性部分,对其进行了比较全面、精细的有限元分析。以韶山7电力机车牵引齿轮系统为例,分析了齿轮啮合处接触状态（齿面相对滑动状态、齿面接触应力、齿面接触区域、齿向载荷分布）的变化规律。分析结果表明,齿轮系统的支承方式对齿轮齿面接触状态有较大影响。同时也说明,对于齿轮系统这种重复结构多的工程结构,子结构分析技术在解题规模和计算效率上都有优越性。

基于非线性本构关系的复合材料风机叶片有限元极限分析与设计

为了研究具有三维复杂构形的复合材料风机叶片的逐次破坏过程和极限承载能力,将复合材料细观力学非线性本构理论桥联模型与有限元软件ABAQUS通过用户子程序UGENS结合起来对风力发电机叶片结构进行极限强度分析。只需提供纤维和基体的材料性能参数、纤维体积含量以及蒙皮和增强筋的铺层数据包括铺设角、层厚和铺层数,就可预报出复合材料复杂叶片结构的整体承载能力以及叶片破坏所处的位置,为正确评估和合理设计风机叶片结构提供了一种简便有效的分析方法。以一种20 kW风机叶片为例,用此方法实现了新型复合材料叶片结构的极限分析和合理设计,提高了叶片的强度和刚度,有效降低了叶片的重量。本文中的方法同样适用于其它复合材料复杂结构的极限分析与强度设计。

子模型法在客车车身结构改进中的应用

在客车车身结构有限元整体分析的基础上,对关心的区域采用子模型法重新建立模型,可以得到该区域较为精确的应力值和应力分布情况.针对整体分析中FSQ6890H右后板弹簧前吊耳销附近区域强度储备不足的情况,未改进样车在试用期右后吊耳销附近出现早期裂纹,证实整体分析的有效性.采用子模型法对该区域作进一步的精确分析,为车身结构进一步改善打下基础,以避免裂纹的出现.

桥式起重机主梁焊缝有限元计算子模型

桥式起重机主梁焊缝是易产生应力集中和疲劳裂纹的部位。采用板单元的主梁整体模型中焊缝高度尺寸比板单元尺寸小很多,其计算结果不能反映焊缝的应力分布状况。运用“板到体子模型”法,精确得出主梁跨中焊缝处的应力分布状况,计算结果与实际情况相符,表明子模型法是分析结构局部应力集中的有效手段。

施工期地连墙整体模型优化

通过对在建泰州引江河高港枢纽二线船闸工程的研究分析,基于ABAQUS平台建立了适用于船闸闸室的地连墙整体有限元模型,模拟施工期不同阶段拉锚体系的受力变形。计算结果与现场实测结果的对比表明,建立的整体模型能够准确地预测施工期不同阶段地连墙和锚碇桩的变位情况以及拉杆的内力变化。同时,基于该整体模型重点探讨了地连墙板桩结构的拉杆布置、闸室土体开挖和墙后填土方案等对板桩结构体系的影响。研究结果表明:闸室土体开挖对板桩墙内力和变形影响最大;拉杆数量及拉杆高程都应该合理布置,以避免地连墙的拉应力过大;先开挖闸室内土体再回填板桩墙后土体的施工方式更利于拉锚体系的整体受力和变形。

简支预应力U型薄壳渡槽槽身整体结构优化

给出了简支预应力 U型薄壳渡槽槽身整体结构优化设计的数学模型 ,推导了位移灵敏度和应力灵敏度的表达式。编制了以有限元程序 ADINA为结构分析求解器的结构优化设计通用程序 ,并对简支预应力 U型薄壳渡槽进行了槽身整体结构优化设计。结果显示本文方法是有效的。

湿室型泵房整体结构优化设计

针对现行规范方法设计的泵房存在"粗、大、笨"的问题,从降低泵房建设成本的角度,构建以泵房结构总造价最低为目标函数,泵房关键结构几何尺寸等参数为设计变量,泵房结构基底应力、地基承载力、抗滑稳定性、结构强度、沉降量及沉降差为约束条件的优化设计数学模型。采用有限元法对泵房结构进行三维有限元数值模拟,同时借助ANSYS软件提供的优化平台对其进行优化设计研究。结果表明:与原设计方案相比,优化方案的泵房总造价减少了9.7%,结构的缝墩厚度达到限定值,既减少了工程总造价,也降低了结构对地基的要求。

荷载对某楼阁结构强度影响的有限元分析

本论文以结构受力计算为主要分析手段，运用ANSYS软件来进行模拟，从基本的主体结构形式开始，建立楼阁的整体模型，对其施以相应的载荷，得到结构的受力情况，并提出该结构受力的发展趋势，并且提出加固和优化措施。然后对楼阁重新进行分析，探讨仿古建筑中薄弱部位受力的问题，并予以分析和解决。

高桩承台桩基拱桥整体结构与土相互作用分析

针对在桥梁工程中广泛使用的高桩承台桩基础，介绍了拱桥整体结构与土相互作用的有限元模型的计算方法，结合实例，将此法与传统计算法作了对比，并得出结论。

考虑桩基础柔性的海上风机结构可靠度安全评价研究

为了解决海上风机结构可靠性评价模型普遍存在的不能准确模拟荷载间的耦合效应的问题,文章基于OpenFAST开发了一种全耦合海上风机支撑结构可靠性评估模型。考虑到桩土相互作用对风机结构响应的显著影响,文章基于耦合弹簧模型建立了具有柔性单桩基础的NREL5MW海上风机模型。选取海上风机结构的叶尖塔筒间隙及桩基泥面平动位移作为典型失效模式,分别开展了考虑柔性桩基的海上风机结构在正常运行及停机工况下的结构安全评价。研究结果不仅验证了该模型能够高效准确地开展海上风机结构可靠度安全评价,还揭示了波浪荷载是导致桩基发生平动位移的主导荷载。

竖向荷载作用下边梁对板柱结构整体刚度影响分析

板柱结构体系的整体刚度限制了人们对它的认可与使用,为了研究影响板柱结构整体刚度的主要因素,以及边梁存在随之变化的内部规律,采用有限元软件FEA NX分析4大组不同结构几何参数共计63个板柱结构的受力模型,分析在竖向荷载作用下影响16柱9区格的现浇混凝土板柱计算模型整体刚度因素。在相同因素作用下,对比分析有边梁板柱结构和无边梁板柱结构整体刚度差异。分析结果表明:有边梁板柱结构的最大位移均小于无边梁,边梁对整体刚度的提高有明显作用;边梁的影响作用最大的是板厚,而影响最小的是柱距。

钢筋混凝土结构有限元分析的建模

结合有限元分析时对计算模型的基本要求,介绍了钢筋混凝土结构的三种有限元分析模型,分析了各种模型在钢筋混凝土结构中的应用,总结了各自的特点并进行了具体阐述,以期指导钢筋混凝土结构设计。

某近40m高单层重型钢结构厂房结构设计

采用MIDAS和PKPM软件对绿色新型路面材料厂房模型进行分析,同时采用midas FEA NX对复杂关键节点进行有限元分析。介绍了厂房的结构体系选型,构件布置和选型、整体模型,以及构件分析结果、节点有限元分析结果。结果表明,较高的厂房采用格构式柱和桁架的结构形式,能有效提高结构刚度和稳定性,同时可节省一定的钢材。

铁路密布横梁体系整体钢桥面静力行为的试验研究

铁路密布横梁体系整体钢桥面由于没有纵梁,其受力行为与一般纵横梁体系正交异性板结构存在差异。本文结合厦深铁路榕江特大桥主桥,对铁路密布横梁体系正交异性整体钢桥面进行静载试验和有限元分析。得出结论如下:第一体系轴力主要由下弦杆承担,越靠近模型中部下弦杆承担比例越小;第二、第三体系中,横梁(肋)与面板组成的截面沿横向越靠近中部其承受的弯矩越大,横梁(肋)承受的弯矩增长更快,且承担比例先增大后减小,在荷载作用点处达到最大,面板反之,在荷载作用点分担弯矩比例最小。将有限元模型计算结果与试验实测结果对比分析,两者吻合较好,印证了理论计算的正确性和实测结果的可靠性。

钢筋混凝土材料有限元分析中的等效模量方法

目的为了解决目前在研究复杂的大体积钢筋混凝土结构的整体性质时,计算精度和计算效率间的矛盾,简化结构的计算机模拟方法.方法应用复合材料力学理论和细观力学的等效模量方法对钢筋混凝土材料进行模量等效.结果在Y.H.Zhao和G.J.Weng建立的纤维增强复合材料的等效模量理论基础上,针对钢筋混凝土材料的力学特征,提出了钢筋单方向分布、三方向分布情况下钢筋混凝土材料的平均等效模量的简化公式.结论并通过有限元模型计算和模型试验的对比,验证了笔者提出的等效模量公式的适用性.为钢筋混凝土结构性质的研究提供了一种新的有限元模型创建方法.

长周期地面运动和SSI效应对风机动力响应的影响

针对建设在软土地基上的大功率风机结构,需要同时考虑长周期地面运动和土-结构相互作用(SSI)的影响。为了全面研究长周期地面运动和SSI效应对风机塔筒结构动力响应的影响,首先基于某1.25 MW变桨距风机结构建立了包含叶片、机舱、塔筒和基础的结构整体有限元模型,并进行了模态分析。其次在世界地震记录数据库中选择了1条普通波(EI-Cento波)和2条长周期波(HKD054波和CDAO波),并对两种波的时频特性进行对比分析,同时建立了考虑与不考虑SSI效应的对比模型。最后利用ANSYS软件并采用时程分析法对考虑与不考虑SSI效应的风机结构在两类地震波作用下的地震响应进行对比分析,并对叶片与塔筒的碰撞问题、门洞区域的应力集中、机舱内主轴在剪力作用下的破坏以及基础的失效问题进行了进一步的研究。结果表明:长周期地震作用下的风机结构位移、加速度、应力和内力响应值均大于普通波作用下的结果,在此基础上某些响应甚至会被SSI效应进一步放大。因此在风机结构的抗震设计中需要考虑长周期地震作用和SSI响应的影响,特别是在软土地基区域。另外,塔筒与门框连接区域、机舱内主轴和基础等薄弱区域需要适当加强。