基于UPFs的粘弹性人工边界单元及地震动输入方法研究

基于粘弹性人工边界相关理论和地震动输入方法的有关理论,推导并建立了既具有粘弹性人工边界特性,同时可以将地震动转化为施加在人工边界上等效荷载的三维粘弹性人工边界,并利用二次开发工具UPFs将其成功地嵌入至通用有限元分析软件ANSYS中。通过Lamb表面源问题以及内源问题对上述二次开发单元进行了验证。算例表明,该单元可以很好地对无限地基辐射阻尼进行模拟。随后通过对自由场波动输入问题的验证,表明该单元可以实现在有限元单元级别上准确有效地施加地震动等效荷载。与传统的粘弹性边界施加方式相比,该单元有着更简单的使用性以及更强的操作性,同时又不增加计算模型的规模等优势,因而计算效率更高。同时,结合通用有限元分析软件ANSYS强大的建模和计算分析能力,使粘弹性边界有着更广泛的应用,并可适用于各种结构-地基动力相互作用问题的分析。

基于UPFs的三维紧支粘弹性边界单元

基于三维粘弹性人工边界理论,推导建立了类似于普通有限单元而具有粘弹性人工边界特性的三维紧支粘弹性边界单元,并结合UPFs二次开发的特点成功嵌入通用有限元软件ANSYS中。通过Lamb表面源问题和内源问题算例,对上述建立的单元进行了验证,计算结果表明,该单元具有与等效弹簧-阻尼器单元相同的精度和稳定性,并且使用更为简便,可操作性更强,同时基于ANSYS强大的开发平台和非线性计算能力,尚可开展其他特殊用途单元的二次开发。

多轴应力状态下P91钢蠕变寿命损耗的研究

根据单轴及多轴实验数据,运用ANSYS有限元方法,对高温P91钢蠕变进行研究。基于用户可编程特性,将含有损伤-硬化蠕变模型的程序写入ANSYS,该模型对含有第三区蠕变的模拟取得较好的效果。研究了在高温下金属材料多轴蠕变的骨点应力(Skeletal Point Stress)以及断裂时间与单轴蠕变的关系。对高温高压状态下弯头发生蠕变效应进行分析,指出蠕变效应对弯头部位应力变化的影响,通过对骨点应力的分析,得出弯头部件蠕变损耗的变化情况。研究结果为正确预测高温高压弯头部件的剩余寿命提供了理论依据。

基于ANSYS软件UPFs的邓肯-张模型二次开发

ANSYS软件具有强大的可开发性,在数值计算领域中应用广泛,标准的ANSYS程序中缺少岩土工程数值计算常用的邓肯-张模型。ANSYS参数化设计语言(ANSYS parametric design language,APDL)计算效率低下,而邓肯-张模型计算三维问题会存在较大误差。基于用户可编程特性(User Programmable Features,UPFs)二次开发平台,编写了适用于邓肯-张模型的用户子程序,以二维和三维算例进行验证,并在三维算例中采用改进的邓肯-张模型新算法。结果表明,利用UPFs二次开发邓肯-张模型可靠且计算效率高,可以推广到其他本构模型的二次开发中,改进的邓肯-张模型新算法具有更高的精度。

Quantifying Creep of Concrete Filled Steel Tubes

Using age adjusted effective modulus(AAEM)method,creep of concrete filled steel tube(CFST)member was formulated considering of creep coefficient and aging coefficient.Ten CFST specimens were tested including eight for creep and two for shrinkage.The experimental result was compared with the computed result using AAEM in which the creep coefficient was taken from calibration of ACI model based on experimental result on sealed concrete,and aging coefficient was supplied from relaxation test on sealed concrete specimen.Furthermore,the creep of CFST member was analyzed using author's own subroutine to input concrete properties through user programmable feature(UPF)in ANSYS software.Comparison was made on authors' own experimental database,some existing experimental results,and results from AAEM and numerical analysis.Finally,the conditions of applicability of AAEM method are put forward,and numerical approach to compute creep of CFST specimen is delineated.

弯曲缩短对杆件结构非线性分析的影响

为了考察弯曲缩短对杆件结构非线性分析的影响(弓形效应),利用ANSYS用户可编程特性(UPFs)研究了考虑弓形效应的实用方法,采用ANSYS数值模拟方法对若干杆件结构算例进行了弹性及弹塑性大位移分析。算例分析结果表明:对于扁平刚架等易发生跃越失稳的结构,弯曲缩短的影响大,分析时应予以考虑;而对于普通矩形框架结构,弯曲缩短的影响可以忽略不计。采用弓形函数的近似表达式可有效考虑弯曲缩短效应。