框架结构屈曲的精确有限元求解

基于屈曲微分控制方程的一般解,构造了Euler梁在轴力作用下的精确形函数,建立了用于框架结构屈曲分析的精确有限单元,得到了单元刚度矩阵和几何刚度矩阵的显式表达,并提出了基于常规特征值计算的迭代算法以确定屈曲载荷及相应失稳模态的精确解。研究表明,对于线性稳定性分析而言,常规框架有限单元可视为精确有限单元的一种近似。若采用精确单元,无需进行网格细分就可以获得精确的屈曲载荷和失稳模态。数值算例证明了新单元和算法的效率和精度。

弹性地基上Timoshenko梁的精确数值解

研究了弹性地基上Timoshenko梁的高精度有限元分析方法,利用控制微分方程的基本解建立了单元形函数,提出了弹性地基上Timoshenko梁分析的Trefftz单元。通过对引入的非节点自由度进行静力凝聚,得到的精确单元与常规单元具有相同的节点自由度。文中还讨论了有效降低计算过程中舍入误差的方法。算例结果表明,采用提出的新单元,只需使用极少的单元即可获得数值精确解。

开口薄壁杆件结构稳定分析的精确单元和两步求解算法

从控制微分方程的通解出发,构造受偏心压力作用开口薄壁杆件的精确形函数,建立用于开口薄壁杆件结构稳定性分析的精确有限元,得到了单元刚度矩阵和几何刚度矩阵的显式表达,提出了计算给定区间内各阶临界荷载以及相应失稳模态的两步计算方法。计算结果表明,与常规单元相比,采用精确单元无需进行网格细分就可以获得精确的数值结果,结合本文的两步求解算法,可以准确获得给定区间内全部临界荷载和失稳模态。

地铁盾构隧道弯矩和变形控制值研究

为评估紧邻基坑施工对地铁盾构隧道结构安全和运营安全的影响,需确定盾构隧道结构的弯矩和变形控制值。以广州地铁一号线黄沙车站地铁上盖基坑工程为背景,首先,根据盾构管片尺寸、配筋和接头螺栓情况,计算盾构隧道管片的弯矩控制值,评估依托工程盾构隧道结构的应力水平;其次,通过等效轴向刚度模型理论和简易接缝张开量计算方法,分析盾构隧道纵向变形曲率与管片环缝接头张开量的关系;然后,结合地铁盾构隧道保护经验和管片环模型试验结果,提出盾构隧道变形的控制值;最后,通过依托工程地铁盾构隧道结构的三维变形实测数据分析,评估目前盾构隧道结构的安全现状,并对隧道变形的监测工作提出建议。研究成果可为今后类似工程地铁盾构隧道的安全保护提供指导。

关于广义等参有限单元的讨论

研究了新近提出的广义等参单元,讨论了这一新方法与现有方法的关系,提出了一个建立广义有限单元的一般性方法。

基于随机有限元的坝基渗流分析

采用蒙特卡罗模拟的随机有限元方法并结合渗流随机场的概念,对设置有两道防渗墙的大坝渗流问题进行了分析.研究了渗透系数标准差和空间相关距离对流量、出逸梯度和扬压力的影响.对比了确定性分析和随机有限元分析,结果表明土体渗透系数标准差和空间相关距离对流量、扬压力和出逸梯度有较显著影响.

下穿隧道施工对高速公路影响的三维数值分析

高速公路横向下穿隧道施工,易诱发上方路面沉降,尤其是不均匀沉降,影响公路正常运营。结合某倒吸虹隧道支护结构设计和施工方案,运用数值模拟分析手段,对下穿隧道施工进行了三维动态数值模拟,重点分析了隧道建设对上方高速公路路面沉降的影响,评估了隧道支护结构设计和施工方案的可行性。

大跨屋盖结构非高斯风场的快速模拟算法研究

针对屋盖结构风压场的非高斯特性,本文提出一种多变量平稳非高斯风压场模拟的新方法。文中首次采用四参数指数函数表达风压过程和高斯过程之间的转换关系,推导出关于指数函数所含参数的非线性方程组,利用双变量联合高斯分布的特性获得相关函数的转换关系。通过上述方法,将非高斯风压场表达为虚拟高斯过程的函数,从而采用谐波合成法生成风压时间序列。工程实例表明,本文算法计算效率和模拟精度高,适合实际工程应用。

混凝土多轴弹塑性损伤本构模型

建立了混凝土的多轴弹塑性损伤本构模型。考虑到混凝土在受拉和受压荷载作用下的不同破坏机理,将应力张量分解成受拉和受压两部分,定义了塑性屈服函数,从而达到考虑混凝土塑性变形的目的。在连续损伤力学理论的框架内定义了相应的损伤变量,并分别给出了损伤准则,以描述材料的不同损伤过程。对混凝土的单/双轴受拉和单/双轴受压四种加载情形进行了数值计算,并与相关的试验对比,结果验证了模型的正确性及有效性。

广州市番禺区新型墙体材料和配套砂浆使用情况调查研究

对广州市番禺区目前新型墙体材料和配套砂浆的使用情况进行了专项调查研究。调查结果表明,(1)灰砂砖的使用率逐年减少,而蒸压加气混凝土砌块的使用率逐年增多;(2)实际工程中采用的新型墙体材料强度等级较低,主要是5.0 MPa和7.5 MPa;考虑到砂浆与墙体材料的匹配性,砂浆的强度等级以M5和M7.5为宜。(3)使用的配套砂浆仍主要是传统的现场搅拌砂浆,预拌砂浆的用量很少;(4)现场搅拌砂浆使用的细骨料主要是河砂,但有相当部分采用了未经处理的海砂;现场拌制砂浆的制备方式绝大多数是人工计量和机械搅拌;(5)预拌砂浆推广使用的最大障碍是价格偏高和宣传不足;(6)绝大多数被调查者希望能采用电脑控制的全自动砂浆搅拌机,并由砂浆供应商提供全自动砂浆搅拌机。

预应力锚固区的加载破坏过程初探(英文)

综合考虑混凝土、锚垫板和箍筋的材料非线性本构特性,探讨预应力锚固区加载破坏模式的发展过程,以确定其受压极限状态和极限承载力,为锚固区的工程设计提供参考。采用现有计算软件对锚固区的加载过程进行了三维模型的非线性有限元分析,其计算结果与实验结果符合较好,由此得到锚固区破坏模式发展和受压极限状态的初步规律。

带弹性支撑杆轴向振动问题的精确有限元解(英文)

研究了带弹性支撑杆轴向振动问题的精确有限元求解方法。基于齐次控制微分方程的通解构造了新的单元形函数,建立了精确的动力分析有限单元,提出了利用有限元方法精确地确定振动频率和振型的迭代算法。最后通过数值算例,验证了该有限元方法的有效性。

预应力锚固区加载过程的非线性有限元分析

文章综合考虑混凝土、锚垫板和箍筋的材料非线性本构特性,探讨预应力锚固区加载破坏模式的发展过程,以确定其受压极限状态和极限承载力,为锚固区的工程设计提供参考。采用现有计算软件对锚固区的加载过程进行了三维模型的非线性有限元分析,其计算结果与实验结果符合较好,由此得到锚固区破坏模式发展和受压极限状态的初步规律。同时,对分析中所采用的混凝土本构模型进行讨论,分析结果显示,混凝土受高轴向应力时,本构模型如何恰当地反映混凝土横向膨胀变形是一个关键,如果混凝土的横向变形偏小,将导致计算得到的横向箍筋应变不足,其作用无法充分体现。在分析研究中,需要改进混凝土本构模型以更好地模拟实际情况。