钢筋混凝土支承框架对K8网壳动力性能影响的分析

依据非线性有限元理论,利用ANSYS有限元分析程序,把钢筋混凝土支承框架和K8网壳结构体系作为一个整体结构体系进行分析。通过分析,系统地研究了地震荷载作用下钢筋混凝土支承框架对网壳结构动力性能的影响。     

球面网壳结构在强震下的失效机理

研究了球面网壳结构在地震等动力荷载作用下两种可能的失效机理 :由于几何非线性起主要作用导致的动力失稳和由于塑性变形过度发展导致的强度破坏。提出了统一的基于响应分析的关于网壳结构失效机理的理论框架。对单层球面网壳在简谐荷载和地震荷载作用下的失效机理进行了较系统的分析 ,提出了具体的动力失稳和强度破坏判别准则 ,求得了相应的极限荷载。取得的结果具有良好的规律性 ,验证了所提出的理论框架的合理性和实用性     

单层网壳结构在地震作用下的弹塑性动力响应研究

采用U L有限元列式 ,基于各向同性强化模式 ,Von Mises屈服准则和Prandtl Renss增量理论 ,针对强烈地震作用 ,考虑结构的几何和材料非线性 ,研究单层网壳在多维地震作用下的弹塑性动力响应计算。提出了一种有效的适用于网壳结构非线性动力响应的增量 /迭代有限元计算方法 ,考虑了转角大位移的精确计算 ,并对一个短程线形单层球面网壳结构进行了地震响应的双重非线性时程分析研究 ,探讨了结构的延性抗震性能     

考虑下部结构的球面网壳在强震作用下的破坏机理研究

以具有实际工程意义的40m跨度,矢跨比为1/3,同时考虑圈梁和下部柱及柱间支撑的K8型单层球面网壳为研究对象,利用ANSYS有限元程序,在考虑几何非线性和材料非线性效应的条件下,研究该结构在三向强烈地震荷载作用下的动力响应、失稳模态及破坏机理,并分析下部支承结构、杆件弯曲变形对网壳结构动力稳定性的影响。     

底部框架对单层网壳力学性能影响的分析

通过调整框架柱的横截面积建立了三种不同的力学模型。依据非线性有限元理论,利用ANSYS有限元分析程序,把钢筋混凝土支承框架和单层网壳结构体系作为一个整体结构体系进行分析。通过分析,系统地研究了地震荷载作用下支承框架的变化对网壳结构力学性能的影响。     

网壳结构的三维地震响应分析

网壳结构是空间结构中常见的结构形式,利用ANSYS有限元分析方法,对局部双层网壳结构进行了地震作用时程分析计算,得到了结构杆件的内力和节点的位移,对结构动力响应在线性、几何非线性及几何和材料非线性情况下进行了分析对比。分析结果表明,网壳结构在三维地震作用下应该考虑几何和材料非线性的影响。     

点支承两向叉筒单层网壳结构非线性动力稳定分析

稳定性能是单层网壳结构设计的主要控制因素,动力稳定是单层网壳稳定性能的重要组成部分.本文利用非线性有限元理论对点支承两向叉筒单层网壳在地震荷载作用下的动力稳定性进行了分析.在数值分析过程中,利用比例法调整地震作用的峰值加速度,采用B-R准则判定结构的动力稳定临界荷载.通过分析对点支承两向叉筒单层网壳的动力稳定特性有了较全面的了解.     

屋面系统对单层球面网壳稳定性及地震响应的影响研究

单层球面网壳的静力稳定性及抗震性能已经取得较为系统的研究成果,但在传统的研究方法中,学者们只考虑结构部分,忽略了屋面板、吊顶、隔墙等非结构构件的影响;其中,屋面系统作为一类非结构构件,其平面刚度较大、在动力荷载下的阻尼也较大的特点会在一定程度上影响结构的受力特性。因此,选取考虑屋面系统的单层球面网壳作为研究对象,开展屋面系统对于单层球面网壳弹塑性稳定性及抗震性能的影响研究。采用有限元分析软件ABAQUS分别建立带屋面系统单层球面网壳和传统单层球壳的数值模型;通过弧长法分别对两种模型进行均布荷载作用下的非线性数值模拟,对比分析屋面系统对单层球面网壳弹塑性稳定承载力的影响;对考虑屋面系统的网壳结构进行不同地震荷载作用下的时程动力分析,采用基于响应的分析方法,考察屋面系统对于网壳结构抗震性能的影响,得到屋面系统会显著提高网壳整体刚度、增强结构抗震能力的结论;本研究可为以后网壳结构的理论研究及工程实践提供一定的参考。     

单层球面网壳在简单动荷载作用下的失效研究

本文同时考虑了几何非线性与材料非线性,对单层球面网壳结构在简谐荷载、阶跃荷载作用下进行了动力响应分析。通过对极限荷载、最大节点位移及塑性杆件比例这些重要参数的统计、分析和归纳,剖析了单层球面网壳结构在简单动荷载下的失效机理。同时,通过比较刚度矩阵,进一步研究了结构在动载与静载下的失效差别。     

非对称荷载对大跨度非规则单层网壳结构性能的影响

以某大跨度非规则单层网壳为研究背景,应用ANSYS通用有限元分析软件对网壳结构进行了建模并重点模拟了风荷载、雪荷载、温度效应等多种非对称荷载作用,进行了静力分析、特征值屈曲分析以及非线性稳定分析。得到了网壳结构在15种典型荷载组合下的内力、位移结果,分析了非对称荷载对网壳结构静力性能的影响;考虑了几何非线性、材料非线性、初始缺陷,得到了网壳结构在非对称荷载作用下的稳定系数,分析了非对称荷载对网壳结构稳定性能的影响。强调指出非对称荷载作用在大跨度单层网壳结构设计中的重要性,为大跨度非规则单层网壳设计提供参考。     

Nonlinear vibration of laminated plates on an elastic foundation

This paper studies the effects of initial stresses on the nonlinear vibrations of laminated plates on elastic foundations. The nonlinear partial differential equations based on Mindlin plate theory are derived for the nonlinear vibration of laminated plates in a general state of nonuniform initial stress. Both rotary inertia and transverse stress are considered. Using the derived governing equations, the nonlinear vibration behavior of an initially stressed cross-ply plate on a Pasternak or Winkler elastic foundation is studied. The Galerkin's approximate method is applied to the governing partial differential equations to yield ordinary differential equations. The ordinary differential equations are solved by Runge–Kutta method to obtain the ratio of nonlinear frequency to linear frequency. The initial stress is taken to be a combination of a pure bending stress and an extensional stress in the plane of the plate. It is found that the foundation stiffness and initial stresses may result in a drastic change of the nonlinear vibration behavior. The frequency responses of nonlinear vibration are sensitive to the initial stress, vibration amplitude, modulus ratio and foundation stiffness. The effects of various parameters on the nonlinear vibration are discussed.     

节理岩体双重非线性弹性介质中的纵波传播特性

 基于应力–应变关系中包含三阶非线性项的岩石介质和非线性法向变形节理模型,结合波动方程特征线法,得到在非线性岩石介质中纵波法向入射单节理时透射波的半数值解,并编写计算程序。对波源参数、节理参数和岩石非线性、节理位置等进行一系列参数研究,探讨节理岩石双重非线性弹性介质对透射波波形、透射系数和频谱分布的影响。研究结果表明,岩石的非线性系数会对节理的高频滤波作用以及节理面质点位移的恢复路径产生影响。双重非线性作用下的透射波除了和线性岩石中一样受节理参数、波源参数的影响外,还与节理位置和岩石的非线性系数有关。在纵波受岩石非线性作用较大的情况下,频率相同振幅较小的纵波的透射系数较大。大振幅波在双重非线性的影响下,透射波中会产生一系列高谐波,该高谐波是应力波受岩石和节理综合作用的结果。     

大跨度钢桁架拱屋盖结构的稳定性分析

基于稳定性理论,以某钢管桁架拱屋盖结构体系为研究对象,利用ANSYS有限元软件,分别进行线弹性屈曲、几何非线性稳定及弹塑性双重非线性稳定分析,得出荷载一位移全过程曲线,并对其结果进行比较.结果表明,材料非线性对结构的稳定性影响较为显著,同时考虑几何非线性和材料非线性能更为准确地了解结构的稳定性能.     

岩土体三维非线性渗流有限元数值分析

从渗流机理的角度研究了在达西定律不适用的情况下岩土体三维非线性渗流问题，讨论了非线性渗流的影响因素和表达公式。进行了岩土体的三维非线性渗流有限元数值分析，根据试验确定的非线性渗流关系式，运用伽辽金有限元法导出了非线性的控制方程组，并用直接迭代法进行求解，讨论了迭代收敛标准以及提高计算精度和加速收敛的技术等问题。所给出的算例，其计算结果与理论解十分吻合。初步研究表明，本方法具有编程简单、计算效率高和收敛速度快等优点。     

高层建筑结构减震分析的静动力实用分析法及其应用

以四川成都某高层剪力墙结构为工程背景,采用三维空间模型的静力弹塑性分析方法、弯剪型层模型的非线性时程分析方法相结合的静动力分析法,对该结构进行了粘滞阻尼消能减震分析。根据该结构的三维空间静力弹塑性分析,得到了该结构的层间恢复力曲线;在此基础上,建立了该结构的弯剪型层模型,进行了非线性时程分析,并研究了非线性粘滞流体阻尼器对高层剪力墙结构地震响应的振动控制效果。结果表明,采用静动力分析法可以评估剪力墙结构的整体弹塑性抗震性能,为工程结构设计提供参考,为类似结构提供借鉴。     

Lateral buckling analysis of thin-walled laminated composite beams with monosymmetric sections

Lateral buckling of thin-walled composite beams with monosymmetric sections is studied. A general geometrically nonlinear model for thin-walled laminated composites with arbitrary open cross-section and general laminate stacking sequences is given by using systematic variational formulation based on the classical lamination theory. All the stress resultants concerning bar and shell forces are defined, and nonlinear strain tensor is derived. General nonlinear governing equations are given, and the lateral buckling equations are derived by linearizing the nonlinear governing equations. Based on the analytical model, a displacement-based one-dimensional finite element model is developed to formulate the problem. Numerical examples are obtained for thin-walled composite beams with monosymmetric cross-sections and angle-ply laminates. The effects of fiber orientation, location of applied load, modulus ratio, and height-to-span ratio on the lateral buckling load are investigated. The torsion parameter and a newly-defined composite monosymmetry parameter are also investigated for various cases.     

Applicability of simple intuitive formulation for predicting thermal post-buckling behaviour of columns resting on hardening nonlinear elastic foundation

The paper demonstrates the applicability of a simple intuitive formulation, the development of which started around a decade ago in obtaining the thermal post-buckling behaviour of uniformly heated slender columns that rest on hardening nonlinear Winkler foundation. This foundation, which is firmly bonded to the column, is idealised by a number of closely spaced hardening nonlinear elastic springs. The nonlinear foundation stiffness of the nonlinear elastic foundation is dependent on the square of the deflection of the columns. Analytical expressions for the thermal post-buckling loads, for the buckled mode shapes with wave number one, by applying the concept of smart structures, of the commonly used columns on hardening nonlinear foundation are derived, by using a simple, intuitive formulation. The numerical results presented are validated, by comparing from those obtained for the limiting cases and non-violation of the physical and logical behaviour, in the absence of any similar results available in literature. These results reveal, the relative contributions of the various parameters existing in the hardening nonlinear Winkler foundation, on the thermal post-buckling behaviour of hinged–hinged and clamped–clamped columns.     

Orthotropic von Karman plates using higher order elements

The nonlinear behaviour of orthotropic plates subject to transverse loading is studied in this paper using higher order finite elements. The formulation procedure for elements with up to 25 nodes is established and derivation of the tangential stiffness matrix based on the classical von Karman nonlinear theory is presented. These elements are derived by employing a high order polynomial displacement function to represent the in-plane and the bending displacements. By adopting separate variables for the transverse deflections and the rotations of the plate, the effect of transverse shear deformation can be included in modelling thin to moderately thick plates, thus enabling the effect of transverse shear on the nonlinear behaviour of plates to be included. The Newton-Raphson method for solving nonlinear equations is adopted to obtain the final state of equilibrium of the system. Several numerical examples are presented and the results are compared with available experimental data as well as analytical and numerical solutions obtaned by other conventional methods. Satisfactory agreement on the nonlinear performance of the plates as predicted by the present method is demonstrated.     

岩石的非线性统一强度准则

Hoek-Brown强度准则在岩石工程中被广泛采用，但由于它没有考虑中间主应力效应，因而在理论和实际应用上都存在不足之处，综合统一强度理论和Hoek-Brown强度准则的优点，提出一个适用于岩石的非线性统一强度准则，这一准则既考虑岩石拉压强度相差较大的特点，又考虑了中间主应力效应及其区间性。Hoek-Brown强度准则和非线性双剪强度准则在π平面上构成了岩石屈服破坏面的内边界和外边界，它们均为所提准则的特例。岩石的非线性统一强度准则，其子午线是非线性的，其参数与Hoek-Brown准则的参数一致，可以用岩石的常规三轴试验结果按Hoek-Brown提出的回归公式得出，完整岩石能够从常规三轴试验数据预测出不同应力角的破坏极限线，与国内4个单位6种岩石20余组岩石真三轴实验结果对比表明，该准则与实验结果吻合良好，这一准则也可以推广到岩体或节理化岩体。     

高层剪力墙结构减震设计的静动力分析法

采用三维空间模型的静力弹塑性分析方法、弯剪型层模型的非线性时程分析方法相结合的静动力分析法,对江苏宿迁某19层剪力墙结构进行了黏滞阻尼消能减震分析。首先对该结构进行了三维空间静力弹塑性分析,得到了该结构的层间恢复力曲线;在此基础上,建立了该结构的弯剪型层模型,进行了非线性时程分析,并研究了非线性黏滞流体阻尼器对高层剪力墙结构地震响应的振动控制。结果表明:采用静动力分析法可以评估剪力墙结构的弹塑性抗震性能,为工程结构设计提供参考,为类似结构提供借鉴。