基于向量式结构力学的结构非线性静力分析

向量式结构力学是基于向量力学提出的广义而系统化的结构数值分析理论,特别适合求解非线性、大变形及不连续问题。本文基于向量式结构力学基本原理建立了桁架结构非线性静力分析方法,给出详细的计算公式和计算步骤。给出三个数值算例,通过与ANSYS计算结果的对比分析,验证了向量式结构力学对非线性静力分析的适用性和精度。

落石被动柔性防护网非线性静力设计方法及验证

被动柔性防护网是一种常见的落石灾害防治措施。针对当前落石被动柔性防护网尚无适用的工程化设计方法的现状,以非线性计算过程中结构内能与设计防护能级相等作为加载完成的判别准则,建立了落石被动柔性防护网的非线性静力设计方法。基于LS-DYNA对250~5000 kJ共8种常用能级的被动柔性防护网开展非线性动力分析,明确了冲击力的分布范围及相对大小,形成了适用于不同能级落石被动柔性防护网非线性静力设计的荷载模式。为了有效模拟被动柔性防护网特殊的受力特征,开发了由索单元与受拉弹簧单元组成的非线性耗能单元用于耗能器模拟,开发了内部由多段索单元组成的滑移索单元用于滑移边界以及网环单元模拟。基于对网片冲击试验的反演和3500 kJ被动柔性防护网的设计及足尺冲击试验检验,验证了所提出的落石被动柔性防护网非线性静力设计方法的有效性。

多跨连续长索在支座处存在滑移的非线性静力分析

提出了一种考虑悬索结构在中支座存在滑移时的非线性计算方法,推导出关于索元无应力长度发生变化时的滑移刚度公式,并进行了实例计算。计算结果表明,本文的方法正确,计算精度满足实际工程要求,并能使计算工作量大大减少,可供悬索结构设计、施工时参考。

高层建筑结构静力弹塑性分析的Pushover-QR法

将QR法与Pushover分析方法相结合,提出了高层建筑结构静力弹塑性分析的Pushover-QR(PO-QR)法。该方法沿用了常规Pushover方法进行抗震结构静力弹塑性分析的实施思路,用QR法代替Pushover分析方法中的有限元部分,充分利用这两种方法的优点,使得抗震结构静力弹塑性分析的计算得到较大的简化。PO-QR法程序的工程算例表明,该法是一种经济、有效、可行的分析方法。

大跨悬索桥非线性随机静力分析

大跨度悬索桥结构具有显著的几何非线性行为,且存在材料特性、几何尺寸的随机性.先对缆索采用较小抗弯刚度参数的梁单元,对悬索桥进行确定性的几何非线性分析;然后采用响应面法进行非线性随机静力分析;最后针对1座大跨悬索桥,计算了在竖向活载作用下材料、几何尺寸的随机性对主梁跨中位移的影响.结果表明,结构随机性的影响十分明显.

高拱坝水垫塘反拱底板衬砌结构的非线性静力分析

本文利用Ansys程序对高拱坝水垫塘衬砌结构进行了全过程计算。在止水结构未破坏以前 ,衬砌块结构可以看作是作用在弹性地基上的板 ,利用点 线接触单元模拟水垫塘衬砌块结构之间的接缝以及衬砌与基岩的接触 ,并对衬砌块与拱端支座的连接形式进行了研究 ;在止水结构破坏后 ,衬砌块结构下部受到方向向上的脉动压力和时均压力 ,拱的作用表现出来 ,并且衬砌块与基岩之间的锚固钢筋开始作用 ,这时的结构可看作是一种“反吊拱”。本文利用弹簧单元模拟衬砌块与基岩之间的钢筋进行计算 。

可修复的装配式钢框架梁柱节点非线性静力分析

提出了一种可修复的装配式钢框架梁柱节点,通过改变翼缘连接盖板的厚度、中间排螺栓间距等参数,将塑性铰转移到连接区,从而利用翼缘连接盖板的变形来消耗地震能量,确保梁柱等主要构件保持在弹性范围内不发生破坏,震后只需更换翼缘连接盖板即可实现节点的快速修复。利用ABAQUS有限元分析软件对5个节点进行了数值模拟研究,获得了节点的承载能力、破坏模式、构件应力等,着重分析了中间排螺栓间距、翼缘连接盖板厚度等参数对节点关键力学性能的影响规律。结果表明:通过合理设计翼缘连接盖板厚度、中间排螺栓间距等相关参数既可保证节点承载能力,又能确保梁柱等主要构件不发生破坏,以实现节点的震后快速修复。

型钢混凝土框架静力非线性分析塑性铰参数研究

SRC构件具有比普通RC构件更高的承载力和极限变形能力.但由于SRC构件塑性铰属性参数较难确定,使该结构很难直接应用静力非线性方法进行分析,而是转化为等刚度的RC构件进行计算.从理论上给出了SRC框架压弯构件PMM铰N-Mx-My相关面的形成方法,提出了型钢混凝土构件弯矩-曲率曲线的确定及将其转化为杆单元塑性铰弯矩-曲率关系的方法,并得到了塑性铰区长度的计算方法.应用确定的铰属性参数对两跨三层SRC框架进行了静力非线性分析,结果与振动台试验吻合较好,表明这种铰属性参数用于SRC构件静力非线性分析是合适的.最后通过与具有相同刚度的RC框架计算结果对比分析,表明采用这种刚度相等的RC构件进行计算低估了SRC框架的抗震能力.

荆州长江大桥南汊通航孔主桥非线性仿真分析——成桥状态静力分析

荆州长江大桥南汊通航孔主桥为结构高度不对称的高低塔的斜拉桥 ,其成桥与架设过程均异常复杂 ,为研究其受力特性 ,确保桥梁安全 ,对其采用 3种不同的有限元分析软件并分别应用 3种不同的单元离散方案进行了平面杆系、二维及三维非线性仿真分析。同时对成桥状态静力非线性计算工作进行介绍 ,对不同计算方案的计算结果进行了分析与比较。分析表明 :平面杆系、二维与三维仿真分析的计算结果总体上一致 。

模态静力非线性分析中模态选择的研究

本文应用模态静力非线性分析方法,对多个算例进行了静力非线性分析。比较分析了不同振型组合对计算精度的影响,对模态选择的参数进行了研究,提出采用模态质量参与系数进行模态选择的控制,为模态静力非线性分析方法的推广使用提供参考。另外,分析了结构基本周期对该方法计算精度的影响。

斜拉桥非线性随机静力分析

对于大跨径斜拉桥来说 ,几何非线性效应比较显著 ,材料、几何尺寸、外部荷载等的随机性 ,对斜拉桥的结构响应影响较大。应用响应面法对大跨径斜拉桥进行了非线性随机静力分析。研究表明响应面法是斜拉桥非线性性随机静力分析的有效方法 ,在斜拉桥的静力分析中 ,有必要考虑材料、几何尺寸。

高拱坝的非线性开裂静动力响应分析

采用混凝土非线性本构模型和破坏准则，对３００ｍ级的高拱坝在静力荷载和地震荷载联合作用下的响应进行了线性、非线性对比分析．算例分析表明，对于３００ｍ级的高拱坝，地震荷载会进一步加剧混凝土的开裂，增大压应力，使其安全储备大大降低。拱坝材料非线性的影响不可忽视．

深水顶部张紧钻井隔水管非线性静力分析

用ABAQUS软件对用于1500m水深的顶部张紧钻井隔水管进行了非线性静力分析。定量分析了钻井船平均偏移、张力比、海流剖面对深水钻井隔水管弯矩、横向变形、应力水平和底部球铰转角的影响。增加张力比,可显著减小隔水管弯矩、隔水管底部球铰转角以及隔水管的横向变形;但是增加张力比同时会增加隔水管的应力水平,这就要求张力器能够提供更充足的顶部张紧力。钻井船平均偏移对隔水管弯矩和隔水管底部球铰转角有明显影响,控制钻井船平均偏移对于保证海洋钻井的顺利进行具有重要意义。海流是深水钻井重要影响因素之一,海流对隔水管弯矩分布、隔水管中下部的受力状况甚至隔水管的整个作业过程均有显著影响。应加强对海流数据的监测,将海流对深水钻井隔水管作业过程的影响降至最低。

框架剪力墙结构模态静力非线性抗震分析方法研究

本文在模态pushover分析方法基础上推导建立了模态静力非线性分析方法,对一栋 10层框架剪力墙结构进行了静力非线性分析,提出了目标位移求解的等效单自由度体系弹塑性时程分析迭代法,计算结果与相应时程分析结果进行了比较,表明两者吻合较好,验证了本文计算方法的有效性。另外,对同一结构,计算分析了在不同水平荷载模式下的静力非线性分析结果,比较不同荷载模式对计算结果的影响,为静力非线性分析方法的推广使用提供参考。

矩形钢管混凝土桁架静力性能非线性有限元分析

为了研究矩形钢管混凝土桁架的静力性能和分析模型,采用非线性有限元法,建立了两种不同的杆系模型,并将分析结果进行比较.结果表明:单材料模型对矩形钢管混凝土桁架的分析结果较为可靠,但材料本构关系成为有限元分析的关键;矩形钢管混凝土桁架的破坏并不是杆件造成的,而是由节点失效引起的,且失效将发生在相对变形量较大的节点位置;分析所得极限承载力为桁架节点发生塑性变形时荷载值,与桁架整体极限承载力稍有偏差,但分析模型能够满足桁架在桥梁结构中的设计要求.

混凝土框架结构非线性静力分析的随机模拟

考虑结构材料本构模型参数的随机性 ,利用非线性Push over随机模拟方法对混凝土框架结构进行了非线性静力反应的随机模拟分析 .研究结果表明 :混凝土本构模型中的参数随机性对混凝土结构不同力学指标的反应进程均有十分显著的影响 .

平面不规则混凝土框架结构非线性静力分析侧向力计算方法的研究

针对平面不规则混凝土框架结构,考虑地震作用对其产生的附加扭转振动效应,提出了两种计算侧向力分布的方法。通过对一平面不规则框架结构进行推覆分析,得到各楼层侧移、层间侧移角和塑性铰分布情况,并与时程分析结果进行了比较分析。结果表明,两种方法推覆分析得到的塑性铰分布情况与时程分析得到的情况相符合,楼层侧移和层间位移角与时程分析结果吻合也较好,并且从结果精度上看,分层法的误差要小一些。

基于神经网络的斜拉桥非线性随机静力分析

对于大跨度柔性斜拉桥的设计和结构分析来说,考虑结构几何非线性效应进行静力分析是一项重要的内容。但是,材料、几何尺寸、外部荷载等的随机性将影响计算结果。本文基于神经网络提出了斜拉桥非线性随机静力分析方法。通过若干次确定性有限元数值抽样对神经网络训练,训练后的神经网络能够模拟随机变量与结构响应之间的非线性映射关系。算例研究表明,各种随机变量的变异对斜拉桥结构响应影响规律不同。同其他随机变量相比,斜拉索弹性模量变异对斜拉桥跨中挠度影响最显著。主梁截面面积变异对斜拉桥跨中挠度和尾索索力具有显著的影响。

考虑地基耦合效应的矩形中厚板的非线性静力分析

基于能量变分原理,考虑板的横向剪切和地基耦合效应,建立了双参数地基上弹性中厚板的非线性控制方程。应用伽辽金法对双参数地基上四边自由矩形中厚板的非线性弯曲问题进行了探讨。数值计算中考虑了系统各种参数变化对弯曲问题的影响。

竖向不规则结构非线性静力推覆分析的水平侧向力研究

非线性静力分析方法可以较为简便地预估结构的弹塑性反应,但仅取常见水平侧向力分布模型并不能满足实际工程的需要,例如高振型的影响和不规则结构的特殊性。对竖向不规则结构进行非线性时程分析,建立了水平侧向力分布与结构层刚度的关系式,从而提出了一种新的水平侧向力分布形式和方法。结合几种常见的水平侧向力形式,对5种侧向刚度不规则的情况进行了推覆分析,并与时程分析结果进行了比较,结果表明该方法不但可以找到各种侧向刚度不规则结构的薄弱层而且还具有较高的精度。