有限元强度折减法中的刚度退化及边坡失稳判据

介绍了刚度退化的基本原理和方法及其在有限元计算中的实现,通过实例计算得出考虑刚度退化所得的安全系数比不考虑刚度退化所得的安全系数要小,这是因为:在有限元计算中随着强度参数的折减,坡体内部的某些点首先进入塑性状态,由于周围土体的约束作用,塑性区有发展的趋势,当泊松比ν增大、弹性模量E减小时,土体间的相互作用减弱,塑性区发展减缓,范围减小。所以塑性破坏点连成的区域比不考虑刚度退化时小得多,并且集中在潜在滑移面附近,构成剪切滑移带,致使有限元计算不收敛,边坡失稳破坏。利用刚度退化的有限元计算结果,通过对比分析强度折减和考虑刚度退化的强度折减的数值计算结果,认为塑性区是否贯通的判别标准不能确切反映边坡稳定状态。     

基于有限元强度折减法对某边坡支护的优化探讨

目前有限元强度折减法已经在边坡稳定性分析中得到了广泛的应用,但是锚索支护后边坡安全系数的还没有有效的定量计算方法,应用有限元强度折减法进行边坡支护设计的工作还未全面展开.通过折减土体及衬砌材料强度对某边坡的开挖前后及支护后的稳定性进行了评价,得到了各种情况下的破坏模式和安全系数.提出了一种计算边坡合理支护参数的新方法:将所有材料强度折减至规范规定的安全系数,再不断地减弱支护参数,使边坡达到濒临破坏的极限状态,此时的支护参数是能满足规范要求的最优的支护参数.本文的研究方法对类似边坡工程的设计具有一定的参考意义.     

SATWE软件的参数选用及计算结果的分析判断

对SATWE总信息中周期折减系数、连梁刚度折减系数、梁刚度增大系数、梁端负弯矩调幅系数等参数的取值进行了总结,探讨了SATWE计算结果的分析、判断和调整,并介绍了结构薄弱层的概念和控制,以供参考。     

建筑结构典型设计参数合理化识别方法研究

选择周期折减系数、连梁刚度折减系数、结构安全等级和结构重要性系数3种典型的结构设计参数并对其影响效果进行分析,研究其在结构经济合理化设计方法的取值。首先对周期折减系数及其结构材料用量影响效果进行了系统说明。随后,对连梁刚度折减系数及其结构材料影响效果进行了重点说明。最后,针对结构安全等级和结构重要性系数及其对结构材料用量影响效果进行了分析研究。研究结果表明:通过对典型结构设计参数的有效识别和正确判别,可以有效提升建筑结构设计的经济合理化水平。     

强度折减有限元法分析边坡稳定性的精度探讨

对强度折减有限元法分析边坡稳定性中的精度进行了探讨.对比分析表明:边坡安全系数随着剪胀角ψ的增大略有增大,但总体上可以忽略不计,有限元计算中,可取ψ=0°进行边坡稳定性分析;弹性模量E和泊松比ν对安全系数基本上没有影响;采用位移是否突变和塑性区是否贯通作为边坡的失稳判据,对比前后计算步骤中的位移和塑性区特性,可以减少或消除非确定性因素对安全系数的影响;计算模型的边界范围大小,需根据具体边坡的变形需要来确定,其大小应足以让边坡的破坏滑动面自由发展.通过算例分析表明,在采用合理的失稳判据条件下,用有限元强度折减法得到的边坡安全系数与极限平衡法的结果相当,说明采用强度折减有限元法分析边坡稳定性是合理可行的.     

超高层框架-核心筒结构的扭转刚度及其稳定

为了控制超高层框架-核心筒结构的侧向刚度和扭转刚度，以临界屈曲因子为参数，讨论了弯曲、扭转双重二阶效应对刚度的影响。推导了结构的临界屈曲因子与自振周期的关系，指出扭转临界屈曲因子是合理反映超高层框架-核心筒结构扭转刚度的力学参数，推荐采用扭转临界屈曲因子替代周期比评估结构的扭转刚度。选取两个超高层框架-核心筒结构工程案例及其参数测试模型，通过几何与材料非线性分析，分析了超高层框架-核心筒结构屈服后，临界屈曲因子、刚度折减、地震作用之间的相互关系。结果表明，偏小的扭转临界屈曲因子和扭转与弯曲临界屈曲因子比会引起更多的刚度折减，扭转临界屈曲因子有可能成为结构刚度设计的主导参数。根据刚度折减-地震水准关系曲线和刚度折减-临界屈曲因子关系曲线，给出了弯曲和扭转临界屈曲因子容许下限的建议值分别为7.5和2.5。     

超高加筋土挡墙有限元方法计算分析

在现行计算方法中,通常都采用极限平衡法设计加筋土挡墙。近年来,国内外岩土工程技术人员做了不少的工作,传统的算法已有了很大的进展,但仍有许多不完善的地方。文中利用Plaxis有限元软件首先确定了破裂面与安全系数,分析了土工格栅加筋土挡墙稳定性的各种影响因素。并将有限元强度折减法用于加筋土挡墙的设计,验证了加筋土挡墙的稳定性,取得良好的效果。采用有限元强度折减法设计计算加筋土挡墙,不需要作任何假设,可以自动判断加筋土挡墙的破坏模式;能考虑筋带的轴向拉伸刚度对挡墙稳定性的影响;可以确定合理的筋带间距与长度,选用合理的筋带参数,包括筋带强度、刚度以及与土的似摩擦系数,使设计更为优化。通过算例表明该方法使加筋土挡墙的设计更合理、可靠、经济。     

页岩弹性参数对Ⅰ型应力强度因子影响的研究

为了增加页岩储层渗透率,研究了水力压裂过程中页岩的断裂机制,通过单轴压缩试验及数值实验,分析了纹尖端Ⅰ型应力强度因子KⅠ随横观各向同性弹性参数的变化情况,研究表明,泊松比ν和ν'对Ⅰ型应力强度因子的影响程度相对较小,而弹性模量E和E'的影响程度较大。     

节点刚度对单层球面钢网壳极限承载力的影响

以凯威特型单层球面钢网壳为例,考虑几何非线性和材料非线性,分析了节点刚度不同时网壳结构的极限承载力。定义节点刚度与杆件线刚度的比值为节点相对刚度,定义考虑节点刚度、节点为理想刚接这两种不同情况时的结构极限承载力之比为网壳结构极限承载力折减系数。当杆件最大长细比、跨度、矢跨比等参数分别取不同值时,变化节点相对刚度,考察网壳结构极限承载力折减系数的变化规律。根据参数分析的结果,提出了节点相对刚度不同时网壳结构极限承载力折减系数的简化计算公式。     

界面缺陷对钢管混凝土受弯构件抗弯性能影响研究

钢管与核心混凝土之间的界面缺陷在很多在役钢管混凝土结构中普遍存在,是影响结构工作性能的重要原因之一。文章进行不同界面缺陷范围的圆钢管混凝土抗弯构件的抗弯性能试验研究,分析缺陷范围对试件的破坏模式、承载能力、跨中挠度、钢管表面应力等参数的影响;采用声发射技术监测了试件在加载过程中核心混凝土的内部损伤情况,分析界面缺陷范围对混凝土损伤以及试件抗弯刚度的影响规律。基于试验结果的修正,建立有限元分析模型,研究截面含钢率、核心混凝土强度、界面缺陷范围等参数对钢管混凝土构件抗弯刚度的影响规律。结果显示,含钢率与界面缺陷范围变化对抗弯刚度作用相反,即含钢率越高时,界面缺陷范围对构件的抗弯刚度折减影响越低;核心混凝土强度与界面缺陷范围变化对抗弯刚度作用一致,即核心混凝土强度越高,界面缺陷范围对构件的抗弯刚度折减影响也越高;最后,根据数值分析结果,得到不同缺陷范围下抗弯刚度折减系数的经验表达式。     

Investigating the influence of delamination on the stiffness of composite pipes under compressive transverse loading using cohesive zone method

The effect of delamination on the stiffness reduction of composite pipes is studied in this research. The stiffness test of filament wound composite pipes is simulated using cohesive zone method. The modeling is accomplished to study the effect of the geometrical parameters including delamination size and its position with respect to loading direction on stiffness of the composite pipes. At first, finite element results for stiffness test of a perfect pipe without delamination are validated with the experimental results according to ASTM D2412. It is seen that the finite element results agree well with experimental results. Then the finite element model is developed for composite pips with delaminated areas with different primary shapes. Thus, the effect of the size of delaminated region on longitudinal and tangential directions and also its orientation with respect to loading direction on delamination propagation and stiffness reduction of the pipes is assessed.     

隧道锚喷参数优选正交有限元强度折减分析

将有限元强度折减法与正交验设计相结合,用于嵩山隧道锚喷支护参数的优化,根据不同参数取值水平条件下有限元强度折减法计算的安全系数优选最佳锚喷支护参数,为工程设计和施工提供了理论指导.     

预留土基坑支护性状的有限元分析

应用小应变硬化土本构模型对郑州典型粉土地层中的预留土支护基坑的支护性状进行有限元分析,探讨预留土形状参数——顶部宽度、底部宽度等对基坑支护体系变形以及支护桩墙最大弯矩等的影响规律。借助强度折减有限元技术对各工况下支护体系的稳定性进行分析,通过分析强度折减安全系数,支护体系整体失稳与预留土局部失稳的先后关系等,揭示预留土形状参数对基坑支护性状影响的内在原因。并基于有限元计算结果对其它文献中的论断进行研判,分析其正确性和适用范围。分析结论对今后预留土支护基坑的设计以及优化设计颇具指导意义。     

Lateral-torsional buckling of I-girders with discrete torsional bracings

Discrete torsional bracing systems are widely used in practice to increase the lateral-torsional buckling (LTB) strength of I-girders. However, only limited studies are available on the LTB strength of I-girders with mid-span torsional bracing. In addition, equivalent continuous brace stiffness concept is adopted for general discrete torsional bracing problems. This article presents an analytical solution for LTB strength and stiffness requirements of I-girders with discrete torsional bracings under a uniform bending condition. Firstly, the critical moment and torsional stiffness requirement are derived by using an energy method for an arbitrary number of bracing points. The proposed equations are then compared with the results of finite element analyses and those obtained by previous researchers. From the results, it is found that the proposed solutions agree well with the results of finite element analyses regardless of the number of bracing points, while the results for the equivalent continuous brace stiffness concept are not suitable for multiple discrete torsionally braced beams. Finally, reduced formula for the total stiffness requirement is proposed for the purpose of design, and effects of linear moment gradient loading and geometric imperfections on critical moments and stiffness requirement are also observed.     

薄基岩开采用液压支架有限元分析及结构优化

利用Pro/E软件对ZZ10800/22/45型薄基岩开采用液压支架的三维几何模型进行简化,利用ANSYS Workbench对液压支架进行静力分析,得到液压支架的应力和位移分布规律。对液压支架进行模态分析,得到前6阶的固有频率与相应振型。根据有限元分析结果,建立顶梁的参数化模型并进行优化,获得理想的顶梁结构参数,实现轻量化的目标。     

精密轧扎机机架的强度和刚度分析

用有限元方法对轧机机架的强度和刚度进行了分析，还同光弹试验的结果进行了比较，结果是一致的．     

油罐软粘土地基性状

首先,通过K₀固结三轴试验等室内试验探讨了金山粘土的应力应变关系以及强度和刚度各向异性。采用有限单元法研究了圆形贮罐上部结构、垫层与地基共同作用以及土体各向异性对沉降的效应。其次,在试验研究的基础上,提出一组考虑初始应力状态和土体固有各向异性的非线性弹性系数实用方程式。通过强度发挥度,可以把土体刚度和强度联系起来。最后,应用比奥（Biot）固结理论有限单元法分析了二只大型油罐（容量分别为10000m³和30000m³）地基试水期间的固结过程,分析中考虑了上部结构、环基和垫层的刚度。计算沉降过程线和孔隙压力过程线与现场实测值接近。     

边坡潜在滑动面模拟方法研究

 潜在滑动面的确定和模拟是研究边坡稳定性的关键问题,滑动面的确定受多种因素的影响,较为均质的土质边坡可通过理论方法直接确定,非均质的岩质边坡均需通过多种手段和途径综合确定。目前常用的模拟滑动面模型有：无滑动面模型、薄层实体单元模型、界面单元模型。通过深入剖析各种方法的优缺点,指出无滑动面方法不能反应滑体滑动机制和失稳过程;薄层实体单元相当于用连续变形的岩体单元来模拟发生不连续变形的结构面;Goodman节理单元的法向刚度Kn与切向刚度Ks很难确定,且易发生单元嵌入现象;Katona内界面单元或摩擦–接触型界面单元则不需要确定节理、断层的Kn,Ks,直接采用它们的黏聚力和内摩擦角,通过接触面两侧的模量变化来反映Kn和Ks的影响,而且可以很好地模拟接触面的滑动、张开与闭合等状态。最后借助经典工程实例对推荐的摩擦–接触型界面单元进行验证。结果表明：采用摩擦–接触型界面单元模拟滑动面的分析结果与工程实际情况吻合较好,符合边坡变形规律和工程经验,特别是结构面的模拟较为真实地反应了实际边坡工程的问题。     

高强度螺栓外伸端板连接有限元模拟方法研究

高强度螺栓外伸端板连接节点可用不同的有限元方法进行模拟.对典型高强度螺栓外伸端板连接的ANSYS有限元模拟方法进行了比较研究,分别建立了T型件简单模型和复杂实例进行有限元分析,通过对比有限元单元数量、建模难易程度以及计算耗时等,分析了各种有限元模拟方法的特点.通过有限元结果与试验结果的比较,给出了一种建议的模拟方法.研究结果表明,直接粘贴方法虽然具有建模简单的优点,但是该方法由于过分放大了连接板系统的强度和刚度,因而基于该方法获得的应力和位移都比实际情况小;耦合螺孔节点方法虽然能比较接近的模拟连接节点受力性能,但该方法的最大问题是耦合节点处的应力和位移会发生畸变,与实际情况不符;预拉力加接触方法虽然建模较复杂,但计算结果最为合理,与实际连接节点受力情况吻合较好.     

带边框RC低矮抗震墙实用计算方法

带边框低矮抗震墙在建筑结构设计中应用广泛,其受力性能复杂,在地震作用下一般发生剪切破坏.以试验研究及有限元分析结果为基础,分析了带边框低矮抗震墙的承载机理.利用等效斜压杆的方法,给出了无洞及开洞带周边框架RC低矮抗震墙的受剪承载力和不同受力阶段刚度的计算公式,并与试验结果进行了比较.研究结果可供设计计算时参考.