剪切变形对基桩P-Δ效应的影响

给出了小剪切变形下的基桩P-Δ效应和大剪切变形下支座P-Δ效应计算的杆单元刚度矩阵方程。假定杆单元弯曲变形位移函数为三次幂函数,剪切变形函数为线性函数,根据有限元法一般原理,推导了一种同时计入竖向力径向剪切分力剪切变形和水平力剪切变形的P-Δ效应杆单元刚度方程,推导了一种仅计入竖向力径向剪切分力剪切变形而忽略水平力剪切变形的P-Δ效应杆单元刚度方程,推导了一种仅计入水平力剪切变形而忽略竖向力径向剪切分力剪切变形的P-Δ效应杆单元刚度方程。计入水平力剪切变形而忽略竖向力径向剪切分力剪切变形的P-Δ效应杆单元可良好的模拟支座在大剪切变形下的偏心工作特性,能实时计入其偏心弯矩影响,为实时计入支座偏心特性的结构动静力分析提供了理论支撑。最后通过自编MATLAB程序进行算例分析,结果表明,计入支座大剪切变下的P-Δ效应后,基桩内力位移和地基土压力均显著增大。基桩自身剪切变形对桩身内力位移和地基土压力影响较小,可以忽略。     

平面钢框架结构二阶效应的有限变形理论分析

基于非线性连续介质力学理论（有限变形理论）的一般原理,推导出精确计算平面钢框架结构二阶效应的非线性刚度方程,分析中还计及了剪切变形的影响．计算结果表明．对于多层及高层银框架结构,二阶效应及剪切变形的影响不应忽略．     

交错桁架结构体系的空间二阶弹塑性全过程分析

本文基于非线性连续介质力学理论和内力屈服面塑性流动理论,推导出计算交错桁架结构体系极限承载力的二阶弹塑性刚度方程。该方法在刚度方程的构造中考虑了单元轴力、剪力、弯矩、扭矩以及结构剪切变形的影响,并在塑性铰处考虑了内力之间的相互影响。算例分析表明本文方法具有良好的计算精度。     

基于能量理论的钢筋混凝土框架--剪力墙结构非线性地震反应分析

本文从能量的观点出发提出了钢筋混凝土框架--剪力墙结构非线性地震反应,在计算中采用了五分段刚度的杆单元模型和考虑各垂直杆剪切刚度的多垂直杆单元模型,并考虑了杆件的轴力--弯矩的相互作用及P-△效应的影响。算例分析表明,结构的能量反应分布与阻尼模型的选取密切相关,结构的地震反应及破损过程与结构能量的吸收、耗散过程存在着密切的关系。     

带悬伸段柱计算长度的讨论

运用逐段分析的方法,并结合转角-位移法基本方程的推导,建立了考虑剪切变形影响的带悬伸段柱的稳定方程.对比分析了有关文献给出的轴力作用在柱顶且不考虑剪切变形影响的相关计算长度系数的拟合公式,给出了各公式拟合的计算长度系数用来求临界荷载时造成的误差;指出了柱脚铰接和刚接时临界荷载差值的关系;给出了轴压力对转角约束刚度的影响分析.以上分析结论对工程设计有一定的使用价值.     

轴压组合叠合梁自由振动的动态刚度分析

采用动态刚度分析方法,对自由振动和轴压组合叠合梁的屈曲性能进行研究。在公式中考虑了轴力、泊松效应、轴向变形、剪切变形和转动惯量的影响。通过直接求解轴压组合叠合梁自由振动的控制微分方程,建立严格的动态刚度矩阵,并用该矩阵对已有文献中其他组合梁进行计算比较,证明了动态刚度矩阵的适应性。同时,论证了轴力和边界条件对自然频率、屈曲荷载和叠合梁模式的影响。     

门式刚架屋面坡度对二阶效应的影响及二阶弯矩计算公式

采用有限元法较精确地分析了门式刚架在荷载作用下的二阶效应随屋面坡度变化的规律。分析中计及轴力、轴向变形、剪切变形的影响 ,提出了单跨双坡门式刚架的二阶弯矩近似计算公式 ,其结果可供设计人员参考     

灌浆岩石锚杆 拉拔变形和刚度的理论解析

岩石锚杆的变形计算是锚固工程设计中的一个关键因素。基于协调剪切变形段锚杆和岩体间剪切变形刚度的线性假定,不协调剪切变形段锚杆和岩体间剪应力沿杆长呈幂函数型分布的假定,通过荷载传递微分方程,对全灌浆锚杆和有自由端灌浆锚杆的拉拔变形和刚度进行了理论分析,推导出沿杆长剪应力分布函数、轴力分布函数和位移分布函数,进而可获得锚杆最大拉拔力和拉拔荷载–位移曲线。根据剪滞理论,由灌浆锚杆周围岩体单元应力平衡微分方程,推导出 锚杆与岩体之间剪切弹性变形刚度 的计算公式。与其它理论结果比较,表明本分析方法是合理的、可行的, 对于灌浆锚杆变形、刚度及强度设计具有参考价值。     

考虑节点半刚性与二阶效应的高大模板支撑体系分析模型

综合考虑节点半刚性与二阶效应的影响,建立了高大模板支撑体系的分析模型。首先推导了考虑节点半刚性连接特性与二阶效应的水平杆单元的刚度矩阵,然后推导了考虑二阶效应的立杆单元的刚度矩阵,在此基础上建立了高大模板支撑体系的分析模型,进而定量分析了节点半刚性与二阶效应对高大模板支撑体系的内力与位移的影响规律。分析结果表明,与一阶弹性分析相比,节点半刚性连接特性对高大模板支撑体系的二阶弹性分析结果影响显著;二阶效应对高大模板支撑体系的剪力和弯矩影响显著,甚至导致部分构件的剪力和弯矩变号;节点半刚性连接特性和二阶效应的耦合作用,对高大模板支撑体系的内力(特别是剪力和弯矩)和位移分布具有显著影响。     

第六讲 框架稳定

本讲首先讲述了计算框架稳定的转角位移法,并以此为基础分析了典型框架的临界条件。对有水平荷载作用的框架,着重分析了非弹性稳定,介绍了二阶分析的简化方法,除竖载-侧移效应外,本讲还分析了轴力使构件刚度下降的二阶效应影响。     

高层钢框架考虑节点剪切变形及二阶效应的桩-土-结构动力相互作用

在桩 土 上部结构动力相互作用中 ,二阶效应及节点板域的剪切变形对于高层钢框架结构的地震反应内力、位移等均有不可忽视的影响。研制开发的桩 土 平面杆系结构动力相互作用分析程序DIPSFSA不仅可直接求解考虑共同工作后钢框架结构各杆件的内力和位移 ,而且还可以考虑节点剪切变形及轴力引起的二阶效应 ,更准确地模拟结构的实际受力与变形特征 ,便于Ⅲ ,Ⅳ类场地土上钢框架的实际设计与应用     

几何非线性和剪切变形对平面梁柱单元刚度矩阵影响的研究

目前对钢构件的分析中考虑最多的是剪切变形影响和几何非线性影响两方面,而且单元刚度矩阵大都从构件的平衡微分方程入手,通过引入稳定函数推导得到,这种方式推导过程中有限元分析方法的痕迹比较淡。从有限元角度推导单元的弹塑性刚度矩阵中,同时考虑剪切变形和几何非线性影响的资料还不多见,从基本方程入手,用有限元理论推导同时考虑剪切变形和几何非线性影响的平面梁柱单元弹塑性刚度矩阵。     

基于变分法构造单元形函数

传统形函数推导方法大多采用待定系数法和形函数性质法,未曾对形函数的准确程度和影响因素进行证明。由此许多文献中采用的几何刚度矩阵是基于所给定的形函数和杆件变形函数推导得来。本文基于变分法的二阶欧拉泊松方程解答成功证明了平时所采用的利用待定系数法取得的杆件变形函数和形函数在合理的假设下是完全正确的。同时,证明了纵向力影响系数的存在是影响形函数和刚度矩阵精确的主要原因。     

半刚性连接钢框架的二阶弹性稳定分析

应用转动弹簧及Kish-Chen三参数模型来模拟梁柱的半刚性连接的力学性能,采用梁两端附带零长度转动弹簧的通用半刚性连接梁单元模型,根据梁柱法通过平衡微分方程及稳定函数推导了考虑二阶效应、节点半刚性影响的梁单元刚度方程及单元刚度矩阵,应用修正的Newton-Raphson迭代法,建立了平面钢框架二阶弹性稳定分析的计算格式,最后通过典型算例分析了梁柱连接节点的半刚性及二阶效应对钢框架稳定性能的影响。     

一种新型高效的几何非线性梁-柱单元

进行杆系结构有限元分析时,为得到足够精确的数值解往往需要将构件划分为大量的单元。单元数量的增加不仅会极大的增加计算代价,还易产生数值计算不收敛的问题。在梁-柱单元位移函数中引入了轴力的影响,将传统三次位移函数改进为四次位移函数,并推导得到了新型几何非线性梁-柱单元。新单元几何非线性刚度矩阵中考虑了单元位形变化对平衡方程的影响及单元位形变化对几何方程的影响,进而可以考虑二阶效应、弓形效应。采用新单元编制了有限元程序,算例分析表明:该新梁-柱单元精度得到了显著改善,可以极大减少非线性有限元模型的单元数量,在分析柱的稳定、梁悬链线效应等极限问题时具有显著优势。     

梁柱效应对杆系结构单元刚度的影响

当上端铰接或自由、下端固定的等截面柱承受轴向力后,其端部的转动刚度递减,弯矩传递系数递增。选种结果系由梁柱效应所引起,直封目前人们在分析杆系结构时仍被忽视,所以尚无资料提供工程师们去考虑这种影响。为此本文着重利用稳定函数分析梁柱效应对杆单元刚度的影响,并推导出一系列带刚域或不带刚域的柱和剪力墙的新的单元刚度矩阵。     

考虑节点域变形效应的空间支撑钢框架结构二阶弹塑性分析

详细推导了基于非线性连续介质力学理论和考虑剪切效应的稳定插值函数所建立的严格三维梁柱单元虚功增量方程和切线刚度方程, 该方程包含了轴向、剪切、双向弯曲与扭转及其各耦合效应。提出的三维单元简化塑性区模型可模拟塑性扩展。建立了考虑支撑效应的节点域剪切变形模型, 该模型可更真实地反映节点域的变形影响。使用包括几何、材料非线性和节点域变形影响的数值算例来检验本文方法和所编计算机程序的可行性、有效性与精确度。算例表明: 利用该程序, 每个构件只需一个单元即可准确预测三维结构的极限荷载与失稳模态, 可提高结构非线性空间性能的分析效率。该程序可用于三维结构的非线性全过程分析, 为建立高层钢结构的高等分析方法奠定了基础。     

考虑轴力和剪切变形影响的楔形梁自由振动分析

通过建立楔形梁包含轴力和剪切变形影响的平衡微分方程,以及寻求该方程的级数解得到楔形梁的 单元刚度矩阵,并运用所得的矩阵对腹板高度线性变化的工字形截面楔形简支梁的自由振动进行数值计算,分 析了多种因素对这种梁自由振动的影响．     

钢筋砼框架非线性分析的简化单元模式

介绍一种用于钢筋混凝土框架二阶弹塑性分析的简化单元模式。它考虑了轴力的二阶效应、横截面的塑化和塑性区长度等非线性因素的影响。利用杆件截面的弯矩—曲率关系,可以直接由弹性杆件的转角—位移方程建立单元的非线性刚度矩阵。经与试验结果比较,说明计算结果是正确的。     

鱼骨形模型对钢框架二阶弹塑性动力分析

多质点系剪切模型在多层平面框架的抗震分析中已得到了广泛的应用 ,但这种模型不能考虑梁柱的强度比和刚度比、节点域变形、附加轴力和梁塑性铰对地震响应的影响。本文介绍的鱼骨形模型既能考虑以上所有因素 ,又对平面框架进行了有效的简化 ,非常适合于钢框架的二阶弹塑性动力分析