多高层钢框架的双重非线性有限元分析

本文基于非线性连续介质力学的有限变形理论和结构分析的塑性铰形成机理 ,介绍一种用于多高层钢框架结构双重非线性分析的简化单元模式和有限元方法 ,并推导了简化单元模式的增量刚度矩阵。它可以考虑杆件横截面塑化、塑性区长度、残余应力、轴力的二阶效应和轴力降低杆件截面极限弯矩等几何和材料非线性因素的影响。通过算例表明 ,本文方法是可靠的 ,可供工程设计人员参考。     

木结构设计规范中压弯构件计算公式简述

本文简要介绍木结构设计规范（GBJ5－88）中压弯构件计算公式的理论分析和试验结果。考虑了木材的非线性性质和杆件受力后的二阶效应影响,提出了计算偏心压杆、压弯构件以及既有偏心力又有横向荷载的杆件的统一的简单公式。     

预应力砼非线性有限元分析

从杆件单元由于端部单位位移而产生的挠度曲线着手，推导了在非线性状态下杆件的单元刚度矩阵，并针对预应力结构的特殊性对单元端部进行了处理，得到了非线性状态下在预应力作用下的单元刚度矩阵，并由此验算位移，与试验值相比吻合较好。     

空间框架的非线性塑性分析

介绍一种纤维梁柱单元,考虑几何和材料非线性。通过轴力和弯矩作用下构件稳定方程中的稳定函数来表示几何非线性,通过跟踪横截面上各纤维的单轴应力-应变关系来模拟材料非线性。基于广义位移控制方法,采用增量迭代法求解非线性平衡方程。用1个单元模拟1根杆件,该单元的非线性性能与有限元软件分析结果及其他有效结果比较吻合,并举例证明了该单元的准确性和有效性。     

考虑杆件失稳影响的网壳结构稳定性研究

为了解和掌握杆件失稳对网壳稳定性的影响,指出判别网壳结构杆件失稳的关键问题并提出杆件失稳的判别方法。采用有限元软件ANSYS及自编的前后处理程序对已有网壳试验进行对比分析,得到模型结构的全过程响应、杆件失稳的判断结果和杆件失稳对结构的影响,分析结果符合已有试验结果。并以Kiewitt8型球面网壳为例,分析网壳结构杆件失稳特征及在网壳结构中的传播规律。同时,在考虑杆件稳定性的基础上,考察材料非线性、初始几何缺陷以及杆件挠曲二阶效应和挠曲失稳对杆件稳定性和网壳稳定性的影响规律。结果表明提出的方法可以有效地判断网壳结构杆件的稳定性,杆件失稳及其传播将直接影响结构稳定性。     

防屈曲技术在某网架加固工程中的应用

结合工程实践提出了一种基于防屈曲技术的网架杆件加固方案,并进行了理论研究和数值分析。推导了小挠度状态下加固杆件的挠曲微分方程,根据边界条件和节间变形协调条件,得到杆件失稳特征方程的解析表达式。分别采用梁单元和壳单元对加固杆件的欧拉临界力及弹塑性极限承载力进行有限元分析,欧拉临界力理论值与计算值吻合良好,验证了理论公式的正确性。壳单元模型能够更精确地计算杆件在非线性条件下的极限承载力,梁单元模型计算结果则需要进行修正。研究表明提出的加固方案能够有效提高杆件稳定承载力,并且具有施工简便、快速高效等优点。     

局部双层网壳结构设计

依据梁 柱单元非线性有限元理论 ,编制了网壳结构几何非线性分析程度 ,分析了不同矢跨比、不同双层杆件布置区域的两种跨度的局部双层网壳的静力、稳定特性 ,比较了变化规律 ,确定了不同矢跨比下 ,单层网壳边界处布置双层杆件的合理范围。所得结果可为类似结构设计提供依据     

有侧移框架的二阶应力分析

二阶应力效应是指受压杆件在受力过程中轴向压力和变形的相互作用。在有侧移框架中,为了推导出简化并且实用的计算方法,应该在考虑影响二阶应力效应因素的基础上进行精确计算,然后根据计算结果归纳总结出简化公式。本文涉及的程序采用了非线性有限元方法,这种方法在考虑二阶效应影响的情况下可以计算结构内力和变形。根据计算,本文也总结了一些规律。     

焊接球单层球面网壳精细化有限元分析

采用ANSYS软件中的SHELL181壳单元模拟钢管杆件和空心球节点,建立了一个K6（2）型单层球面网壳的精细化有限元模型,考虑几何非线性和材料弹塑性的双重非线性,并通过精细化分析与传统的梁单元模型分析的对比,得到了单层球面网壳极限破坏时杆件和节点塑性应力分布、细部破坏模式。在此基础上进行了参数分析,研究了焊接球节点壁...     

基于空间等效桁架单元方法的钢筋混凝土结构非线性分析

针对传统有限元分析的复杂性以及裂缝描述不准确等缺点,从空间应力单元出发,结合平面等效桁架单元的研究方法,提出了一种空间等效桁架单元;基于空间等效桁架单元和空间应力单元刚度等效的原则,推导了等效后的单元刚度矩阵、杆件截面面积和杆件轴力计算公式,探讨了空间等效桁架单元应用于钢筋混凝土结构非线性分析的相关问题;借助ANSYS10.0采用该方法对一桥墩结构进行计算分析,并与采用平面等效桁架单元方法和试验方法所得结果进行了对比。结果表明:采用该方法对钢筋混凝土结构进行分析能够满足工程精度要求,并且能够准确描述裂缝的开展。     

一种能够考虑复杂加载历史的RC框架单元模型

本文提出的单元模型把框架结构构件看作由分布弹塑性梁子单元、节点滑移子单元和剪切子单元等三个在节点上串联的子单元组成。着重介绍了分布塑性梁子单元柔度矩阵的建立过程,该柔度矩阵是在梁端塑性区域平均刚度假定和修正TAKEDA恢复力模型的基础上建立起来的。该单元模型能够考虑非线性变形随复杂加载历史在端部关键受力区域的逐步扩展和反弯点位置的移动,整个推导过程力学概念明确,所获得的柔度矩阵为对称矩阵,便于数值计算。计算结果与试验结果比较表明,本文提出的分布塑性梁单元模型可以较好地反映试件的滞回性能。     

空间梁单元切线刚度矩阵的精确分析方法

为有效进行空间刚架结构后屈曲分析,提出一种新的空间梁单元切线刚度矩阵的精确分析方法。首先用直接法建立梁单元杆端力与杆端位移的增量关系式,然后根据矩阵微分理论求出单元杆端力关于杆端位移的导数,在求导结果表达式中令杆端位移增量为0,即可得到梁单元切线刚度矩阵。对六层和二十层空间刚架结构进行了后屈曲分析。结果表明:所得的空间梁单元切线刚度矩阵具有足够精度,可有效用于大型空间刚架结构的后屈曲分析。     

Element stiffness matrix and modified coefficients for circular tube with tapered ends

By axially connecting a constant-section circular tube to two tapered circular tubes, a so-called circular tube with tapered ends structural member is obtained. To get the element stiffness matrix of a tube with tapered ends, a transfer matrix method is introduced in this paper. Transfer matrices for the constant-section tube and tapered tubes are derived firstly, and then the element stiffness matrix for a tube with tapered ends is obtained on the basis of the relationship of the transfer matrices. Two typical examples are given to verify the element stiffness matrix. And the stiffness matrix for a tube with tapered ends can be treated as a modification of the stiffness matrix for a constant-section tube. Stiffness modified coefficients are introduced to represent the modification, and a table of stiffness modified coefficients for tubes of frequently used dimensions is given at the end of the paper.     

设置速度相关型阻尼器减震结构非线性时程分析

对应杆系 层动力分析模型 ,推导了速度相关型阻尼器的单元刚度矩阵和单元阻尼矩阵 ,并在HBTA程序中实现对设置速度相关型阻尼器减震结构的非线性时程分析 ,对一个设置线性粘滞阻尼器的钢框架模型 ,用HBTA对其进行地震反应时程分析 ,并与SAP2 0 0 0软件的计算结果进行对比。最后 ,用HBTA计算一个设置粘弹性阻尼器的钢筋混凝土结构在罕遇地震影响下的非线性时程反应 ,并比较了粘弹性阻尼器的不同计算模型对减震效果的影响     

Efficient method to include joint zones of chord members in finite element model of tubular transmission tower at linear elastic stage

To include the effects of the joint zones efficiently, firstly a chord member considering the joint zones is seen as a combination of three beams with different sections and its element stiffness matrix is derived; Secondly, based on the statistically geometrical properties of the joint zones and chord members in service, the coefficients in the element stiffness matrix of the varied section beam element related to the moments and shear forces greatly increase more than 70%, while the coefficients related to axial forces only increase less than 2%. Therefore, along with the other two inherent mechanical properties of member structures, it is essential to include the effects of the joint zones. Finally, the results by the finite element models where the chord members and the joint zones are simulated by four methods are compared, which proves the efficiency and the accuracy of the varied section beam element.     

保持承载刚度的张拉整体结构预应力降低方法

几何刚度对张拉整体结构承载刚度的贡献通常与弹性刚度的贡献量级相当,但仅依靠高预应力保证结构承载刚度效果一般.而通过调整结构形状提高弹性刚度并替换部分几何刚度的贡献,可以在保持张拉整体结构承载刚度不变的前提下降低预应力.为此,将杆件原长变化作为基本变量,分析了该变量与单元内力、节点位移以及弹性和几何刚度矩阵的增量关系.建...     

采用楔形构件框架的塑性分析

对一些平面内楔形截面构件进行二阶简单塑性铰法分析,并利用有限元法及重叠原理推导I形钢楔形截面构件的刚度矩阵。为预测构件内部可能形成塑性铰的位置,以一个同时受弯矩及轴力作用的梁柱单元,仿真各种不同边界条件的楔形截面构件。若预测构件内会形成塑性铰的位置则要增设一个节点,将一个构件分割为两个单元,以获得最合理的荷载-挠度曲线。楔形截面构件的刚度矩阵应特别注意方向性的问题。若没有考虑到任一构件中可能形成塑性铰的位置,就不能准确地预测梁柱真实的极限承载能力。若仅用一个单元代表一个楔形截面构件就会高估极限承载能力。该方法可合理地应用于具有楔形截面构件框架的塑性分析。     

FEM and experimental study on mechanical property of container building with holes

Based on the finite element simulation and the experimental verification, the stiffness of container building with holes is studied. Firstly, through finite element software of the Abaqus, 20ft and 40ft container model are established, and the corresponding holes and stiffening members are considered. Through simulation, the stiffness and Mises stress contour of the container model are got. Secondly, a full size experiment of container with holes is studied, and then, through comparison of the loading-displacement curves and the loading-stress curves with finite element simulation, the finite element model is verified. Finally, based on the verified finite element model, the influence laws of the hole and the stiffening member is given, and the relevant design recommendations of the hole position, the hole area, the hole size ratio and the stiffening member form are given. Research results make feasible in design and construction of the container buildings and provide some references to the corresponding specification preparation.     

半刚性节点连接的内力分析

针对传统的节点连接刚性分析和设计,选用三参数模型计算连接的初始刚度;提出了钢框架中半刚性连接的梁单元刚度矩阵,并推导了半刚性梁在集中荷载作用下固端弯矩的求解公式;给出了由单元刚度矩阵总体刚度的表达形式。