埋藏式压力钢管抗外压稳定分析

在分析埋藏式压力钢管曲屈失稳破坏及其原因的基础上,提出了防止压力钢管曲屈失稳破坏的预防措施．并对国内外现行埋藏式压力钢管抗外压稳定的计算理论和方法进行了分析比较,编制了相应的计算机程序,大大简化了埋藏式压力钢管的抗外压稳定设计．     

埋藏式压力钢管抗外压稳定分析

在分析埋藏式压力钢管曲屈失稳破坏及其原因的基础上,提出了防止压力钢管曲屈失稳破坏的预防措施,并对国内外现行埋藏式压力钢管抗外压稳定的计算理论和方法进行了分析比较,编制了相应的计算机程序,大大简化了埋藏式压力钢管的抗外压稳定设计。     

基于神经网络的圆柱壳单元刚度矩阵计算

压力钢管外压稳定问题可以采用实时求解方法,实时求解的关键在于单元刚度矩阵的计算.通过分析柱壳单元刚度矩阵的组成,提出了用BP网络来实现单元刚度矩阵的实时计算方法,并采用模拟退火算法避免BP网络陷入局部极小点.用传统的有限元法和BP网络对同一算例进行求解,结果表明BP网络计算精度满足工程要求.     

带加劲环埋藏式压力钢管的抗外压稳定性分析

水电站压力钢管作为一种薄壳结构,在承受外压时易发生压屈而失稳,成为某些水电站压力管道钢衬设计的控制因素.目前规范采用明管抗外压的米赛斯公式计算埋藏式加劲环压力钢管的临界外压,将外包混凝土衬砌对管壁的径向约束作用作为安全储备,安全系数略予降低.为量化这种必然使钢管临界外压增大的混凝土衬砌径向约束作用,首先利用非线性屈曲分析按明管定量分析加劲环式压力钢管的临界外压,进而再通过在外包混凝土衬砌和钢衬间设置接触单元考虑混凝土衬砌对管壁的径向约束作用,按埋管分析加劲环式压力钢管的临界外压,然后与按米赛斯公式和赖华金等所推导的公式计算的临界外压进行对比.表明即使混凝土衬砌和钢管间有均匀分布的缝隙,外包混凝土衬砌的径向约束作用也会使环间管壁的临界屈曲外压明显提高,提高幅度可高达50%以上.     

加劲式压力钢管临界外压数值计算方法

压力钢管是水利水电工程中常见的衬砌类型,其外压稳定性至关重要。为构建加劲式压力钢管临界外压有限元准确计算方法,提出“多环建模、分段约束”的数值求解模型,将计算结果与Mises理论公式、规范公式展开对比讨论;考虑复杂外部约束环境,全面探究加劲环位置不同约束方案对钢管抗外压能力的影响,并基于数值求解方案研究加劲环对钢管管壁临界外压的增强作用及其有效约束长度,结合光面管的屈曲临界外压公式进一步提炼一种新的加劲式压力钢管管壁临界外压快速计算方法。结果表明：有限元特征值屈曲计算具有较高的准确度,与Mises公式计算结果保持较好的一致性,而规范采用的简化式计算结果会随着钢管屈曲波数的变化与Mises公式存在不同程度的差异;针对采用不同径厚比的加劲式压力钢管,其管壁临界外压随着加劲环位置约束作用的提高而增大,随着加劲环间距、钢管半径与钢管厚度比值的增大而逐渐减小,并当加劲环间距大于20 m后不再发生明显的波动现象,逐渐失去约束作用;本文提出的加劲式压力钢管管壁临界外压快速计算方法可同时应用于光面管和加劲环管,与相关Mises理论公式、规范公式相比,具有准确性高、计算简单、方便使用的特点,可为实际工程中钢管管壁临界外压计算提供一种新的选择。     

加劲环式压力管道非线性有限元分析及稳定性计算

采用非线性分析理论,对加劲环式压力管道进行了非线性有限元分析,给出了加劲环式压力管道的应力分布规律和混凝土开裂次序,分析结果为加劲环式压力管道的设计和施工提供了参考依据.并采用半解析有限元法对加劲环式压力钢管进行了抗外压稳定性计算分析,结果表明,该加劲环式压力管道是安全可靠的.     

圆钢管混凝土悬臂长柱抗弯性能试验研究

通过对3个足尺圆钢管混凝土长柱的试验研究,分析不同轴压比下圆钢管混凝土长柱的抗弯承载能力和破坏形式.结果表明,相比轴压比为0时的圆钢管混凝土长柱,轴压比为0.1、0.2时的圆钢管混凝土长柱的抗弯承载力和抗侧刚度减小,同时延性也减小;可见轴压力的变化对钢管混凝土长柱抗弯受力性能有显著的影响.在试验的基础上,将不同轴压比的抗侧刚度与考虑P-△效应时相关规程、文献进行比较,给出建议公式,为钢管混凝土结构在实际工程中的应用提供参考.     

带外套管钢管混凝土柱与钢梁节点力学性能研究

在总结以往钢管混凝土柱与钢梁连接节点不足的基础上,提出了新型带外套管式钢管混凝土柱与钢梁单边螺栓连接节点,通过已有的试验研究和理论分析,考虑构件的初始几何缺陷和混凝土的塑性损伤本构,在与试验对比后,分别建立了带和不带外套管式钢管混凝土柱-钢梁端板连接节点的有限元模型.通过对模型进行单调加载,分析节点的破坏和工作机理;然后对节点进行参数分析,总结出影响节点初始刚度和承载力的主要因素;提出外套管式钢管混凝土柱-钢梁端板连接节点的M-θr实用模型.结果表明:带外套管式钢管混凝土-钢梁端板连接节点具有更大的初始刚度、承载力,提出节点的M-θr曲线实用计算方法与有限元计算出的M-θr曲线吻合较好,研究将为外套管式钢管混凝土柱-钢梁单边螺栓端板连接节点在实际工程中的应用提供参考.     

抽水蓄能电站埋藏式高压钢管动态经济直径计算方法

为简化抽水蓄能电站埋藏式钢管经济直径计算工作,提高工程建设的动态经济效益,推导了按动态经济分析方法确定抽水蓄能电站埋藏式钢管经济直径的公式。     

钢管混凝土整体结构优化设计

本文首先讨论了钢管混凝土轴压短柱的合理含钢率和框架中钢管混凝土格构式柱刚度折减系数的取值,然后用分部优化法、满应力法、应力-位移法编制了相应的钢管混凝土整体结构优化程序,并采用文献[8]中的理论,编制了钢管混凝土抗侧力体系优化设计程序。     

圆柱壳结构外压弹塑性稳定性问题的半解析有限元法

本文综合考虑了几何、物理双重非线性因素的影响,对圆柱壳结构在承受外压作用下发生失稳屈曲进行了研究。几何方程采用大位移的应变位移关系,物理方程采用弹塑性分析的应力应变关系,导出了圆柱壳单元弹塑性分析的切线刚度矩阵。计算中,为了追踪失稳屈曲完整的平衡路径,在位于极值点邻域内的每一增量步中,我们采用控制弧长约束下的增量一迭代法进行计算,使计算效率大大提高。     

考虑剪切影响时结构的动力稳定分析

对大型结构考虑剪切影响及阻尼产生的几何刚度矩阵，在纵向载荷作用下的动力稳定问题进行了较详细的分析。给出了计算动力不稳定区域和激发载荷的方法。并把有限元和解析法结合在一起，利用二次摄动方法成功地获得纵向载荷作用的动力稳定问题的解。     

周期分布压力腔的小孔节流圆形静压气体轴承静动态特性研究

利用摄动法研究了沿周向周期分布压力腔的小孔节流圆形静压气体轴承的静动态特性。通过有限差分法求解稳态雷诺方程和扰动雷诺方程,计算了轴承静承载力和静刚度及动刚度和阻尼系数,分析了扰动频率对轴承动态性能的影响,并对轴承的稳定性进行了分析。研究结果表明:扰动频率对轴承动态性能有较大影响;轴承的稳定性与气膜间隙、供气压有关,供气压越大,轴承稳定性越差,随着气膜间隙增大,稳定性先减弱后增强。     

基于线性回归与检验的不规则构件精确刚度矩阵建模

传统刚度分析方法只能得到规则结构的刚度解析表达式,而针对不规则构件,通常采用将复杂构件简化为规则件的办法求解,由于过度简化得到的刚度矩阵精确度下降。为了便于进行面向刚度的机械系统参数优化设计,必须解决不规则构件的规范化刚度矩阵求解问题。以3-URS（U-虎克铰、R-转动副、S-球铰）并联机构中U型轴复杂构件为例,提出一种基于多元线性回归原理求解复杂构件刚度矩阵的方法。将刚度矩阵的每个元素看作回归系数,采用ANSYS分析得到力和位移值的多组数对,基于多元线性回归理论求解回归系数,并将其组成6×6的刚度矩阵。由于该刚度矩阵主要应用于后续的刚度矩阵叠加,为降低计算难度,提高计算效率,在保证一定精度的前提下,对回归方程中的每一个回归系数作t检验,剔除不显著变量,对方程形式进行简化。对简化后的方程进行F检验和拟合优度检验,验证方程的回归效果。应用该方法求解了U型轴复杂构件的刚度矩阵,通过实验给出了24组样本数据,依据多元线性回归分析得到6×6刚度矩阵,进行t检验后部分矩阵元素变为零,在对其进行F检验和拟合优度检验后得到机构的刚度矩阵。在相同外力作用下,对构件变形量应用该理论计算得到的刚度矩阵的理论计算值和ANSYS分析值进行了对比,结果表明最大误差仅为0.11%,验证了方法的准确性。     

外压圆筒壁厚的直接图算法

提出外压圆筒壁厚的直接计算方法,并绘出了可直接查得外压圆筒壁厚的图表,可供设计和校核外压圆筒时使用.     

单层球面网壳结构的几何非线性分歧屈曲的研究

利用几何非线性有限元方法，分析了单层球面网壳的稳定性。推导了Ｕ．Ｌ．坐标系下的几何非线性空间梁单元，采用柱面弧长法为加载策略，求解结构的平衡路径。利用“位移扰动法”对单层网壳结构的分歧屈曲进行了一些探讨，求得了扁拱和一单层球面网壳的分歧路径