变截面刚架结构计算的矩阵分析方法

在分析得到变截面杆件形常数和载常数微机实现方法的基础上，由形成的变截面自由单元的单元刚度矩阵，利用直接刚度法的矩阵分析过程完成任意变截面平面刚架结构的计算。避免了手算工作的繁重劳动为变截面刚架结构更广泛的应用提供了方便。     

变截面刚架结构计算的矩阵分析方法

在分析得到变截面杆件形常数和载常数微机实现方法的基础上,由形成的变截面自由单元的单元刚度矩阵,利用直接刚度法的矩阵分析过程完成任意变截面平面刚架结构的计算,避免了手算工作的繁重劳动,为变截面刚架结构更广泛的应用提供了方便。     

变截面梁有限元分析

针对工程结构中广泛应用的变截面构件,根据有限单元法基本原理,在假定变截面模式的基础上,推导了变截面平面梁单元的单元刚度矩阵.使用笔者所给的单元分析梁高呈线性变化及抛物线性变化的矩形截面梁,所得计算结果将更加逼近于精确解.笔者给出了一个变截面悬臂梁和简支梁算例,计算表明,若用通常的分段等刚度单元进行近似计算,必须使用较多的单元数才能趋近于精确解,运用该方法可以使变截面梁的分析大大简化.     

非均匀变截面平面刚架稳态谐振动的新算法

给出了非均匀变截面刚架在任意谐振荷载和任意边界条件下的一个新的有限元解。此方法不须用变分原理,对刚架中任一变截面杆直接从微分方法出发,用矩阵迁移法直接推出单元刚度矩阵。大大减少了计算时间,节约了计算机内存,并有较高的数值精度,可同时计算变截面刚架的强度问题。     

工字形截面楔形单元弹性稳定单元刚度矩阵的推导与探讨

推导了工字形截面薄壁楔形构件的稳定计算中的单元刚度矩阵，通过分析对比得出在楔形构件的稳定计算中，如果是弯扭失稳，则必须采用楔形单元矩阵。本文推导出的楔形杆件在任意荷载下的弹性稳定单元刚度矩阵，可用其直接形成总刚度矩阵，解算楔形杆的稳定问题。     

薄壁楔形构件单元刚度矩阵

利用近似截面惯性矩代替楔形杆的实际惯性矩,从而可直接得到楔形构件的单元刚度矩阵,便于计算带楔形构件的刚架的内力．     

单点加载翼缘纵向变厚度工型截面简支梁变形解析解法

目的研究采用纵向变厚度(LP)钢板作翼缘的翼缘纵向变厚度工型截面简支梁的变形,推导单点加载时其变形计算公式,解决该类梁的弹性变形问题.方法运用基于变形体虚功原理的单位荷载法和直接积分方法推导不同跨度、截面尺寸和翼缘厚度变化率下跨中挠度计算公式,并讨论剪切变形的影响;运用通用有限元软件ANSYS的BEAM188和SHELL181两种单元进行对比验证.结果考虑剪切变形的理论计算结果与BEAM188单元计算结果相差不超过0.5%,与SHELL181单元计算结果相差最大为3%,计算结果十分接近,验证了理论解的正确性.结论与传统等厚度工型截面梁相比,采用此种翼缘变厚度工型截面梁,使构件截面设计更加合理,在承载力相同的情况下,可大大减少钢材用量;且可降低剪切变形影响;建议采用此种翼缘纵向变厚度工型截面梁行结构优化设计.     

变截面直杆单元刚度矩阵的精确式

以一种新的思路和做法变截面直杆进行单元的分析,本文直接把变截面直杆作为单元,采用力法导出单元刚度矩阵通用式,确定两种常见截面变化规律直杆的单元刚度矩阵精确式。     

变截面梁扭转的有限元分析

推导了变截面梁单元的扭转刚度矩阵和等效节点载荷公式。对于截面半径按线性变化的梁,运用该扭转刚度矩阵将得到精确解。对于变截面梁的扭转,若用等截面扭转刚度矩阵分段近似,需采用较多的单元数,才能使结果收敛于精确解。     

任意变截面Winkler地基梁的计算

讨论了任意变截面Ｗｉｎｋｌｅｒ地基梁计算的传递矩阵法，并给出了在任意载荷作用下单元传递矩阵的精确公式以及计算结果。     

圆锥形变截面梁单元的刚度矩阵

对圆锥形变截面梁单元进行了分析,采用有理函数的位移模式,利用虚位移原理,推导出该变截面梁单元的刚度矩阵．     

薄壁箱梁弯翘的梁段板元法

建立了考虑弯翘影响的三节点七自由度的梁段板元有限单元模型,提出一种能对工程中常用的等截面或变截面箱梁弯翘进行分析的方法.采用二节点三次形函数的弯曲位移模式和三节点二次形函数的剪翘位移模式,应用能量变分原理,导出了箱梁弯翘的单元刚度矩阵和荷载列阵.利用该方法对等截面和变截面箱梁进行了计算,并与一般弯曲理论结果作了比较.     

薄壁构件整体稳定性的有限元模拟

对薄壁构件整体稳定性分析中的薄壁梁单元和壳体单元两种有限元模型的特点进行了讨论,并提出一种新的适用于薄壁构件整体稳定分析的壳体单元模型,该模型可以有效消除各种局部屈曲模态的影响.采用通用有限元软件ANSYS,分别利用壳体单元模型和薄壁梁单元模型,分析了双轴对称截面梁、单轴对称截面梁、轴心受压构件、压弯构件和变截面梁的稳定性,通过与经典解或已有研究结果的比较对有限元模型的可靠性以及存在的问题进行了讨论.通过分析,发现ANSYS的薄壁梁单元模型不能用于分析单轴对称截面梁和压弯构件的弯扭屈曲,同时在分析变截面薄壁构件的稳定性时可能产生较大的误差;常用壳体单元模型可能由于截面的局部屈曲模态不能得到整体屈曲的临界荷载;提出的壳体单元模型可以精确模拟薄壁构件的整体稳定性.此外,提出的壳体单元模型不仅可以用于分析薄壁构件的整体稳定性,也可以作为检验薄壁构件整体稳定理论正确性的重要依据.     

施工缝模型及在钢筋混凝土柱非线性分析中的应用

提出用零长度截面单元模拟施工缝,并基于纤维模型推导了单元刚度矩阵,给出完整的单元描述。在此基础上,进一步提出用以模拟带缝柱的纤维杆元模型,即由一个非线性梁柱子单元端部附加零长截面子单元组成。通过OPENSEES非线性分析软件平台,建模分析了钢筋混凝土带缝柱在拟静力试验下的非线性反应行为,计算结果与试验结果吻合较好,验证了该模型的有效性,为以后在混凝土结构或构件的非线性分析中考虑施工缝的影响提供依据。     

等截面平面曲杆的单元刚度矩阵通用式

以一新的思路和做法对曲线形杆件进行单元分析。即直接把等截面杆作为单元,采用弹性中心法导出单元刚度矩阵通用公式。确定了圆弧杆件单元刚度矩阵精确式,保证了圆弧杆件单刚计算精度不受损失。     

变截面框架结构的抗震设计计算

在分析变截面杆件形常数和载常数微机实现方法的基础上，利用有限元行处理定位向量法形成变截面框架结构关于独立结点位移坐标的结构刚度矩阵，经静力缩聚得到关于集中质量平动动力自由度的侧向刚度矩阵，由Ｓｔｏｄｏｌａ迭代法和规范地震反应谱计算振型地震作用，进而完成结构的抗震设计计算。     

变截面框架结构的抗震设计计算

在分析变截面杆件形常数和载常数微机实现方法的基础上，利用有限元先处理定位向量法形成变截面框架结构关于独立结点位移坐标的结构刚度矩阵，经静力缩聚得到关于集中质量平动动力自由度的侧向刚度矩阵，由Ｓｔｏｄｏｌａ迭代法和规范地震反应谱计算振型地震作用，进而完成结构的抗震设计计算．     

变胞机构结构变换的位移子群描述方法

为了对变胞机构的构态进行分析,提出了变胞机构结构变换的位移子群描述方法.给出了相邻和非相邻构件合并变胞的位移子群表示和计算方法以及变胞变换的位移子群矩阵表示和计算方法.提出了1个8-SSSS空间并联变胞机构,并将该并联变胞机构的结构变换过程采用位移子群和位移子群矩阵方法进行表示和计算,进一步验证了所提方法的正确性和有效性.新方法不但使变胞变换问题转换为位移子群的表示和计算问题,而且使变胞机构结构变换描述方法由拓扑结构拓展到了几何结构.     

基于组合单元的圆钢管混凝土结构非线性分析

基于圆钢管混凝土组合截面轴力-应变关系和轴力一弯矩一曲率关系实用计算方法,采用U.L列式单元增量平衡方程,引入平面梁单元非线性分析方法,建立了钢管混凝土结构组合单元法非线性有限元分析理论.编制了相应的非线性有限元程序,对已有钢管混凝土结构的面内受力,如钢管混凝土偏压柱、不等端弯矩钢管混凝土偏压柱、钢管混凝土压弯构件和钢管混凝土模型拱肋等进行双重非线性有限元分析,与基于钢管混凝土拉压数值本构模型的分层梁单元非线性分析理论比较.结果表明,两种分析方法的载荷一变形曲线和极限承载力都很接近试验结果,与分层法相比,组合单元法直接根据杆端力求解截面刚度,不用分层计算截面刚度,加快了计算速度.     

钢筋混凝土非线性有限元单元疏密对计算结果的影响

利用非线性有限元方法，对钢筋混凝土构件进行计算时，单元划分是必不可少的工作。本文通过对矩形截面钢筋混凝土受弯构件单元疏密的研究，分析了疏密度Ｃ对计算结果的影响。