Analysis of thin-walled structures by finite strip and finite layer methods

The finite strip and finite layer methods are powerful tools for the analysis of thin-walled structures. In this paper, the finite strip method is applied to study the behavior of cold-formed steel beams including webs with longitudinal stiffeners. Comparisons are made with AISI specifications and published data. The finite layer method is used to investigate the buckling behavior of sandwich panels with thin facings and rigid foam cores. Effects of variable core stiffnesses (due to uneven curing, etc.) on the buckling strength are quantified and presented.     

箱梁剪力滞分析的样条有限点法

主要采用样条有限点法分析箱梁剪力滞,并结合试验比较了样条有限点法和有限元法分析箱梁剪切滞的结果,表明采用样条有限点法分析箱型结构简洁有效。     

Buckling of thin flat-walled structures by a spline finite strip method

A method of buckling analysis of thin flat-walled structures of finite length subjected to longitudinal compression and bending, transverse compression as well as shear is described. The analysis uses the spline finite strip method and allows for boundary conditions other than simply supported ends as required in the semi-analytical finite strip method of buckling analysis.Convergence studies with increasing numbers of section knots are described for plates in compression, bending and shear, and for long columns with different support conditions subjected to compression. A buckling analysis of a stiffened plate subjected to compression and shear is compared with results from a finite element analysis.     

浅谈公路工程有限低价评标法

阐述了有限低价评标法的定义,归纳总结了有限低价评标法的特点,分析了有限低价评标法存在的问题,并对有限低价评标法提出了一些建议,从而有效保证有限低价评标法在最大范围内发挥其优势,确保公平、公正、科学、择优。     

边坡稳定的模糊随机有限元可靠度分析

边坡工程中同时存模糊性与随机性,应进行边坡稳定的模糊随机可靠度分析。在边坡稳定的随机有限元可靠度分析的基础上,提出了边坡稳定的模糊随机有限元可靠度的敏感性分析方法,它可以利用随机有限元分析的相应程序,能同时考虑参数的模糊性与随机性,能同时求得边坡的模糊可靠指标及模糊滑面位置。该方法利用了随机有限元敏感性分析的结果,在模糊截集上只需进行两次随机有限元分析即可求得该截集上可靠指标的极值,因此计算效率较高。算例分析表明:随着参数变异系数的增加,边坡的模糊可靠指标明显减小;对于均质土坡,模糊滑面的位置相对集中,形成模糊滑带;对于非均质土坡,模糊滑面的位置受边坡破坏机理的影响,参数的微小变异可能导致滑面位置发生较大变化。     

Orthogonal meshless finite volume method in elastodynamics

In this paper, the orthogonal meshless finite volume method (OMFVM) is developed to solve elastodynamic problems. Convergence and stability of the new method is verified. Good convergence and stability are achieved. This method is applied to some examples; the performance of the OMFVM is illustrated.     

朗肯土压力局限性的有限元法分析

针对挡土墙上主动土压力计算方法中朗肯理论的局限性,运用有限元法对其进行了分析,以Mohr-Coulomb准则作为屈服准则进行计算,得出设计时如无实测资料,用有限元计算的土压力比用朗肯理论计算出的土压力更安全。     

面向软件应用的有限元课程教学改革与探讨

在分析有限元课程传统讲授方法的基础上,将有限元软件引入课程教学。为加强学生的学习主动性,培养创新实践能力,制定了利于本科生学习的新教学目标、计划、方法、内容和考查方式。通过将工程实例制作成ppt,详细讲解已知数据资料的使用方法,及利用有限元软件求解问题的思路、方法和具体步骤。在此基础上通过上机练习和课下练习,加深学生对有限元理论的理解。     

Linear elastic isoparametric spline finite strip analysis of perforated thin-walled structures

This paper describes the application of the isoparametric spline finite strip method to the linear elastic analysis of tri-dimensional perforated folded plate structures. The general theory of the isoparametric spline finite strip method is introduced. Kinematics assumptions and the procedure for combining in-plane (membrane) and bending effects are set out. Particular attention is paid to the procedure for rotating the stiffness matrix and load vector from local to global coordinates. The reliability of the method is demonstrated by comparisons with finely meshed finite element analysis results. Square stiffened perforated plates in compression and bending are analysed.     

基于二阶锥规划理论的有限元强度折减法及应用

针对岩土体稳定性问题,常用的方法有极限平衡法和有限元强度折减法等。传统的有限元强度折减法通常需设置很大的最大允许非线性迭代次数(如200或500),计算耗时严重,此外,采用的平衡迭代和应力积分算法可能导致岩土体塑性区计算不够准确,进而影响稳定性分析结果。提出一种二阶锥规划有限元强度折减法,该方法基于Hellinger–Reissner混合变分原理和有限元法,将岩土体弹塑性问题构造成基于有限元框架的二阶锥规划问题,结合强度折减技术来分析岩土体稳定性。将该新方法应用于平面应变岩土体稳定性分析,结果表明:与传统的有限元强度折减法相比,新方法结果可靠,但其计算效率更高,所获得的塑性区更加平滑。     

流体饱和两相多孔介质动力反应分析的显式有限元法

根据Biot流体饱和两相多孔介质波动方程 ,采用解耦技术 ,提出了分析流体饱和两相多孔介质中动力反应的显式有限元法。根据所推公式 ,编制了计算程序并进行了实例计算。计算结果与解析解对比 ,两者符合非常好 ,表明本文方法是处理流体饱和两相多孔介质动力问题的一种非常有效方法。     

水工结构接触问题的多体有限元法

针对水工结构中的局部接触问题,提出了一种新的数值分析方法—多体有限元法。基于DDA方法的分析思路,以结构面切割而成的块体作为分析单元,每一块体均可允许自身有独立的位移和变形,通过块体间的接触和几何关系形成一个完整的块体系统。块体内部采用有限元法求解,块体之间通过接触力相互联系,且在接触界面上引入变形协调条件,保证了多个块体互相接触作用时块体位移和应力状态的连续性,从而使得计算更加符合实际情况。该方法接触求解过程中无需指定法向刚度及切向刚度等参数,避免了DDA方法因引入刚性弹簧而出现的嵌入问题,同时提高了块体内部变形的求解精度。推导了多体有限元法求解接触问题的支配方程,并给出了其增量形式的定解条件和判定条件。最后通过3个数值算例验证了本文方法的正确性和有效性。     

渡槽三维有限元分析

采用有限元计算软件对混凝土矩形渡槽进行了三维有限元分析,找出在受力变形后混凝土渡槽的挠度和应力情况,从而得出其刚度和强度的特点,根据这个特点有目的地对混凝土渡槽进行配筋,以提高渡槽的稳定性。     

基于响应面的桥梁有限元模型修正

采用试验设计和回归分析方法,以显式的响应面模型逼近特征量与设计参数间复杂的隐式函数关系,得到简化的结构模型(Meta-model),给出有限元模型修正过程。针对复杂的土木工程结构,讨论样本选择、修正参数选取以及如何从众多因素中较合理地建立结构的响应面模型。用数值模拟算例和六跨连续梁桥环境振动试验结果,实现基于响应面模型的土木工程结构有限元模型修正,并与传统的基于灵敏度方法直接对结构有限元模型修正结果进行比较。结果表明,基于响应面方法的有限元模型修正和验证,能显著提高修正的效率,修正过程计算简洁、迭代收敛快,避开每次迭代都需要进行有限元计算,易于工程实际应用。     

有限元法在钢混结点刚度分析中的应用

通过对有限单元法的概述,介绍了目前构成钢筋混凝土结构的有限元模型的三种方式,并归纳了有限元法的优缺点,阐述了有限元法在钢混结点刚度分析中的应用,以使整个工程设计更加完善。     

岩土边坡稳定性分析的模糊有限元方法研究

针对边坡工程稳定性评价的岩土力学参数的模糊性,研究了边坡稳定性分析的模糊有限元方法,并提出了边坡工程分析的模糊有限元快速求解方法。利用模糊有限元方法对实例边坡工程进行了模糊有限元研究,研究结果表明:岩体力学参数的模糊性会导致边坡位移和应力分析结果的模糊性,而采用模糊有限元分析方法对边坡进行分析可以增加工程技术人员对边坡位移、应力和安全度的全面认识,降低由于计算参数模糊性的影响带来边坡稳定性评价风险。     

Buckling analysis of thin-walled cold-formed steel structural members using complex finite strip method

In this paper, a generalised complex finite strip method is proposed for buckling analysis of thin-walled cold-formed steel structures. The main advantage of this method over the ordinary finite strip method is that it can handle the shear effects due to the use of complex functions. In addition, distortional buckling as well as all other buckling modes of cold-formed steel sections like local and global modes can be investigated by the suggested complex finite strip method. A combination of general loading including bending, compression, shear and transverse compression forces is considered in the analytical model. For validation purposes, the results are compared with those obtained by the Generalized Beam Theory analysis. In order to illustrate the capabilities of complex finite strip method in modelling the buckling behavior of cold-formed steel structures, a number of case studies with different applications are presented. The studies are on both stiffened and unstiffened cold-formed steel members.     

Orthogonal meshless finite volume method in elasticity

An orthogonal meshless finite volume method has been presented to solve some problems in elasticity. An orthogonal weighted basis function is used to construct shape function so there is no problem of singularity in this new form. High computational efficiency and precision are other benefits of the method. Solving some sample problems of thin-walled structures show a good performance of this method.     

混凝土中氯离子扩散的二维有限元法数值模拟

现今研究者大多利用 Fick 第二定律及其数学模型的解析解对暴露于氯离子环境下的混凝土材料和构件进行一维分析.本研究建立了氯离子在混凝土中扩散的二维有限元数值模型,并将计算结果与解析解、无网格法和试验结果进行了比较.结果表明,与一维有限元方法、无网格法相比,使用二维有限元数值模型可以较好的预测混凝土中不同时间、位置变化的氯离子集聚和扩散情况,特别在角点等几何构造较为复杂的区域.     

离心加载有限元方法在边坡稳定分析中的应用

基于RFPA有限单元法,引入离心机法(容重增加法)的基本原理,建立一种新的边坡稳定分析方法——离心加载有限元方法。该法在离心加载过程中不需预先假定滑动面,岩土体的强度指标c、?在计算过程中保持为常量,边坡稳定安全系数的定义简单明确;同时应用RFPA方法中刚度退化和刚度重建手段,可以很好地模拟出了边坡渐进破坏的全过程。通过与传统极限平衡条分法和极限分析有限元法以及物理试验研究成果相比较,表明RFPA离心加载有限元法的稳定分析方法是合理有效的,在边坡工程稳定分析中的应用是切实可行的。