具有索加强的张拉膜结构的找形分析方法

本文从一般几何非线性分析原理出发,推导出适合于具有索加强的张拉膜结构分析的非线性有限元公式,提出了一种考虑膜、索自重影响的找形方法     

预应力斜拉网格结构的非线性静力分析

对预应力斜拉网格结构的线性和非线性进行了对比分析。分析结果表明：当斜拉索跨度较大或垂度比较大时,不宜忽略斜拉索的非线性影响,应选用合理的方法进行非线性分析,综合考虑斜拉索由于自重垂度对刚度和索力的效应。     

考虑几何非线性影响的单层网壳优化设计

本文研究了单层网壳结构以杆件自重最轻为目标函数的优化问题，给出了考虑位移约束和应力约束的优化算法，优化过程中考虑了结构几何非线性的影响。编制了相应的计算程序，并通过算例分析验证了本文方法的有效性。算例分析还表明了单层网壳优化中几何非线性影响的重要性。     

考虑土体自重的一维大应变固结分析

通过运用现有多层地基一维固结解析解和迭代法,建立了能考虑土体自重的非线性一维大应变固结问题的半解析方法,编制了计算程序,然后通过详细的计算,得到了有关孔压和沉降曲线,讨论了在各种因素影响下地基的孔压消散、沉降以及固结度的发展情况,揭示了大应变固结性状的复杂性以及在通常情况下考虑土体自重和大应变效应的必要性.     

TBM自重对围岩变形影响的数值模拟研究

为研究双护盾全断面隧道掘进机(TBM)自重对围岩变形的影响,基于FLAC3D有限差分软件,通过改变隧道的埋深与围岩条件,建立3种工况数值模型,并对每个工况分别进行了考虑TBM自重与不考虑其自重的数值模拟,以对比各种工况下有无TBM自重作用的隧道围岩纵向位移曲线(LDP曲线);研究了TBM自重对围岩变形的影响。模拟结果表明,TBM自重可抑制隧道围岩的径向位移,并随着开挖隧道的围岩等级升高、埋深变浅,其自重对围岩变形的影响越大,且与不考虑TBM自重的围岩变形相比,边墙洞壁的径向位移减小率最大,仰拱与拱顶次之。这些认识对研究TBM与围岩的相互作用和预测卡机有重要意义。     

考虑沉积作用的成层地基自重应力与沉降计算

研究了沉积作用对成层地基自重应力与沉降的影响，给出了相应的计算公式，并对几种情况下的计算结果进行了分析比较。结果表明，考虑沉积作用后自重应力将沿深度呈非线性变化，沉积作用对地基沉降的影响随荷载和土压缩性以及土层厚度的增加而增大。该研究结果可用于成层地基一维大应变固结分析。     

自重湿陷性黄土地区合理桩长初探

考虑桩周土体及桩–土接触的非线性,建立了空间轴对称有限元模型;结合此模型提出了计算自重湿陷性黄土地区合理桩长的方法——叠加法,得出了当中性点上、下土层摩擦力分布形式相同时,应增加的桩长与摩擦力的分布形式无关,而只与极限摩擦力的大小有关的结论。运用此方法分析了自重湿陷性黄土湿陷特性对桩基承载性状的影响规律,结果表明:在极限荷载时,中性点深度与桩长有关;湿陷系数对桩剩余承载力的影响是非线性的;定量给出了中性点深度及应增加桩长的范围。     

单层球面网壳的优化分析

应用ANSYS软件优化模块,以自重最轻为目标函数,以强度、稳定性等为约束条件,并考虑了结构几何非线性的影响,对凯威特型单层球面网壳进行优化分析。然后对优化所得的网壳作了稳定性全过程分析,从而验证优化设计是可靠的。     

单层索网幕墙中玻璃与索协同工作的数值模拟

采用了数值模拟的方法对考虑玻璃与索协同工作的单层平而索网玻璃幕墙结构静力性能进行研究,通过参数分析讨论了玻璃自重、拉索截面积、网格数、风荷载、拉索预应力等因素对玻璃贡献的影响,得到了一些有实用意义的结论。     

单层索网幕墙中玻璃与索协同工作的数值模拟

采用了数值模拟的方法对考虑玻璃与索协同工作的单层平面索网玻璃幕墙结构静力性能进行研究,通过参数分析讨论了玻璃自重、拉索截面积、网格数、风荷载、拉索预应力等因素对玻璃贡献的影响,得到了一些有实用意义的结论。     

列车荷载作用下铁路斜拉桥索-梁相关振动研究

为了研究大跨度铁路斜拉桥的索-梁相关振动,基于拉索非线性振动理论,开发了有限元索动力单元,该单元在静力计算中为普通直杆单元,动力特性计算中可以计算拉索局部自振频率,动力时程计算中可以计算拉索非线性振动与整体结构振动的相互作用;编制了计算程序,建立了大跨度铁路斜拉桥有限元模型,同时使用索动力单元模拟斜拉索,最后研究了列车通过斜拉桥时梁、塔的带动下拉索发生索-梁相关振动的特性。结果表明:对于大跨度铁路斜拉桥,列车在设计速度范围内通过桥梁时索-梁相关振动不会导致拉索产生大幅振动。     

起重门架体系索的初拉力研究

起重门架体系是应用于大型龙门吊安装的一种索杆混合结构体系。由于龙门吊的迎风面积较大,且在高空,体系承受较大的水平风荷载,如何确定索的初拉力以便经济有效地分担水平风荷载,减小门架体系的水平位移是本文所要研究的问题。本文采用经典力学分析方法并考虑几何非线性,通过建立轴压悬臂柱的平衡微分方程及索的变形协调方程,以塔顶位移为控制参数求得索的初拉力,最后用非线性有限元法进行验算对比。结果表明,两种方法互为印证,其结论都是可靠的。     

张拉结构中连续索滑移问题的研究

考虑到张拉结构施工控制中索内力的变化,即索由只随自重到承受外荷载,由预应力为零到随很大的预应力,由悬索自垂到拉索绷紧,比较按离散索和连续索计算对张拉结构施工张拉的影响,以及探求一种广泛适用的连续索的计算模式和程序算法就显得非常必要。本基于悬链线单元对此问题进行了系统分析和深入研究,提出了一种新的考虑索段滑移的悬链线索单元程序算法,并编制了相应的面向对象的有限元程序。对算验的表明本方法是正确的。     

斜拉桥的空间非线性静力分析

针对斜拉桥高次超静定复杂结构,建立了合理的有限元模型。采用大型有限元软件ANSYS对结构整体进行了空间非线性静力分析,以彩色图给出了桥梁结构的弯矩图,斜拉索拉力图,提出了预应力布设的修改建议。分析结果为设计提供了重要的参考依据。     

悬索桥索夹部位主缆钢丝之间非线性关系的分析模型

为了简化悬索桥主缆数量庞大的钢丝之间强烈的几何非线性与接触非线性关系,并研究高强螺栓紧固力在钢丝之间的传递规律。借鉴均质化思路,以主缆-索夹紧固系统表现出来的宏观力学性能为基础,利用试验结合有限元分析的方式,建立主缆在柱坐标下纵向、径向和环向三向异性的有限元实体模型,采用三向异性的均质材料代替主缆系统的平均特性,并在2组试验上分别进行探索和验证,得到三向异性等效材料的应力 应变关系。结果表明:主缆索夹接触面的摩擦力沿着索夹长度方向呈条带状分布;高强螺栓的紧固力经索夹传递后,在主缆横截面内呈现层状分布,中间小,表面大;对比试验验证了在主缆紧固研究中等效材料具有通适性。     

拉索拱结构几何非线性分析的实用方法

拉索拱结构是大变形组合结构。本文应用有限元方法,结合拉索拱结构的特征,提出了空间梁索单元相结合的混合有限元模式。在Timoshenko梁假定的基础上,考虑了拱结构的轴向、剪切、弯曲和扭转效应,导出了拱大位移、大转动问题的UL列式。索单元采用三节点二次曲线元。算例表明,用本文方法编制的NAPA程序,具有分析大跨空间结构几何非线性能力,是进一步研究拉索拱结构的有效工具。     

斜拉网壳结构的构件分析和非线性动力计算

斜拉网壳结构是空间网壳结构与柔性拉索族系的有机结合。文中导出了空间杆单元几何非线性刚度矩阵,阐明了斜拉索的非线性特性和塔柱计算,给出了结构非线性动力响应计算策略并做数值分析。计算表明,该类结构频谱密集,且自振频率明显高于对应的网壳结构;反应谱法与时程分析法的计算结果差别较大,因此对大跨度（斜拉）网壳结构须用后者验算。     

四节点索单元的悬索结构非线性有限元分析

针对柔性悬索结构几何非线性的特点,提出了一种四节点等参曲线索单元有限元模型,并采用三次多项式作为位移插值函数及单元初形状函数,基于修正的Lagrangian坐标描述法,从虚功原理出发推导出单元基本方程和单元切线刚度矩阵,集成后利用Newton-Raphson法求解并编制了程序进行实例计算。结果表明,本文方法精度很高且收敛速度快,可供悬索及索网等张拉结构分析、设计时采用。     

索网结构两种找形方法的比较与分析

由于现在的计算机硬件和程序的开发平台相对于过去有了很大的改进并放松了许多的限制 ,因此对于承受均布荷载的索网结构有必要采用更精确的有限单元模型对过去的简化两节点模型进行改进。采用五节点曲线单元模型建立索网结构的有限元模式 ,自编程序 ,对索网结构考虑其自重作用下的找形分析 ,并和原来的两节点不考虑自重作用的找形分析的结果作了比较和分析 ,结果证明自重对找形有一定的影响 ,表明五节点模式精度很高     

斜拉网壳结构的非线性静力分析

斜拉网壳结构是一种新颖的杂交结构体系,是“刚性”和柔性基本结构结合的典型,可跨越更大的跨度。本文基于Taylor展开公式和变分原理,推导了具有二阶精度的空间杆单元新型几何非线性刚度矩阵。研究了斜拉索的非线性问题和塔柱简化计算问题。针对弹性和刚性支座,以及是否考虑塔柱共同工作等影响因素,借助孤长法,数值计算了斜拉柱面和斜拉穹顶网壳结构极限承载力问题;同时,分别与相应的网壳结构计算结果进行了比较,最后,得出了有应用价值的结论和建议。