框筒结构简化非线性单元模型

框筒结构因能够利用结构的整个宽度抵抗侧向荷载引起的倾覆弯矩在高层建筑中得到了广泛的采用。按照三维空间框架结构对框筒结构进行非线性分析需要很大的计算量。将结构作为整体考虑能够减少计算量,但由于梁柱构件的柔性,结构中出现的剪力滞效应使得分析变得复杂。该文通过采用等效连续化方法得到的剪力滞系数,在Timoshenko 梁理论及多垂直杆单元模型的基础上,提出一个框筒结构简化非线性单元模型。该模型能够考虑腹板和翼缘板的剪力滞效应,计算量大为减少,可用在初步设计对框筒结构的非线性性能进行快速的评估。     

超长筒体与滚圈三维多体接触体系的力学特征

针对筒体、滚圈结构重复性强的特点，基于多重子结构技术，建立了超长筒体与滚圈三维多体接触模型；应用参数二次规划法，对中铝公司河南分公司2号窑筒体与滚圈的多体接触模型进行了有限元数值计算，得出结论：a从0°到360°，档位段筒壳的等效应力突变5次，筒节段筒壳的等效应力突变4次；b 档位段筒壳强度较弱，筒节段筒壳强度有一定富余；c2，3档位段筒壳是筒壳强度的薄弱环节。     

大型复合材料夹芯筒屈曲分析中芯材剪切变形与壳体锥度的影响

针对某卫星结构中的大型复合材料夹芯承力筒进行屈曲分析。首先分别建立柱壳段、锥壳段和框段的几何方程、物理方程与应变能表达式,以及给定载荷条件下的外力势能表达式。然后根据位移边界条件采用正交完备的三角级数构造承力筒的位移模态,最后根据最小势能原理求解临界载荷。通过对比计及与不计及芯材剪切变形和壳体锥度时临界载荷的计算结果,发现对于该承力筒而言,芯材剪切变形与壳体锥度对临界载荷计算结果的影响均小于10%。该分析结果为承力筒在设计阶段的简化计算提供了理论依据。     

高层斜交网格筒结构最小势能法简化计算研究

高层斜交网格筒结构是由交叉布置的斜柱和水平环梁组成的筒体结构,斜柱主要承受轴力作用。通过等效刚度的方法,将高层斜交网格筒结构等效为各向异性板壳模型,用最小势能原理求出等效模型的位移场闭合解。研究结果表明:高层斜交网格筒等效连续化方法求解结构侧移分布精度较高,同时可以得到结构的内力分布;该类结构是弯曲型和剪切型变形的叠加;该类结构具有明显的剪力滞效应;通过等效简化方法可以将三维筒体结构转化为具有等刚度、且不改变内力分布的平面模型。提出的等效连续化简化方法可为高层斜交网格筒体结构进一步研究提供理论参考。     

高层框筒及筒中筒结构的整体稳定计算

本文将文献[1]的能量变分法推广应用于高层框筒结构的整体稳定计算,文中采用等效连续体作为数字模型,所取的位移函数不仅满足了边界条件还符合了框筒的剪力滞后效应。全部计算容易由微机用很少的时间即可求出。     

复合材料格栅圆柱筒稳定性数值仿真与试验

作为一种典型的航空航天结构,复合材料格栅圆柱筒的轴压稳定性决定了航天器结构的极限承载能力。现有的均匀化等效法和梁-壳有限元法模拟均存在一定的不足。考虑到肋条的局部应力和稳定性问题,将肋条等效为壳单元,提出了全壳有限元法。结合某型号飞行器复合材料格栅承力筒,分别采用这3种方法进行了轴压稳定性研究,同时设计了全尺寸轴压破坏试验。对比数值计算和试验结果得知两者的一致性较好,并且验证了该型号飞行器设计的合理性。均匀化等效法、梁-壳有限元法和全壳有限元法得到的结果与试验值的偏差分别为14.9%、9.5%和5.2%。全壳有限元法精度最高,并且能准确预测结构破坏位置,为同类结构的设计提供了参考。     

双轴对称变截面框筒结构在扭矩作用下的分析

本文根据薄壁结构理论,利用连续介质原理,推导出具有开孔的矩形截面薄壁筒在扭矩作用下的扭角方程,并在引用闭口薄壁筒计算的基础上,列出沿竖向具有变截面筒体以及变截面框架形成的框筒结构,在扭矩作用下的扭角方程。分析了变截面处的边界条件,求出在三个常用扭矩(均布扭矩,顶部集中扭矩以及倒三角形分布扭矩)作用下,具有二段变截面框筒的方程解,并求出具有三段变截面框筒在顶部集中扭矩作用下的解,列出它们的实用计算公式。推论出具有n段变截面框筒的计算原则。文中在求出扭角后,列出最后求应力与变形的计算公式。所提方法,易于为一般工程设计人员所掌握,不需复杂数学理论。它特别适用于像计算矿山特殊结构,如井塔等结构,对一般双轴对称变截面框筒结构亦适用。     

框筒结构剪力滞后分析

根据连续化原理,把框筒等效连续化为由各向异性板和角柱围成的等效实腹薄壁筒,引入纵向位移的三次样条插值函数,建立考虑剪力滞后影响的框筒结构受弯分析的哈密顿对偶求解体系,用精细积分法求该体系的高精度数值解。选用三次样条插值函数,有效的反映出框筒结构的剪力滞后现象。     

底层大柱距框筒结构的受扭特性

本文提出了一种简便而又较精确的方法,以分析受扭的框筒结构,并介绍了一个15层的有机玻璃框筒结构模型试验情况。模型为底层大柱距的框筒结构,量测了结构的扭转角和第一、第二两层柱内的应变,通过换算得到柱内的剪力分布规律。根据模型试验结果,用等效的平面框架代替三维的框筒结构,在角柱处设置一具有特殊性质的水平虚拟构件,扭矩的作用,用作用于平面框架内的水平剪力来替代。计算结果与本文模型和另一模型的试验结果都相符合。最后,提出了一些主要结构参数对内力影响的规律,并进行了讨论。     

昆明市工人文化宫综合楼主楼结构设计简介

本文为一特殊平面形状的高层框筒结构设计实例简介。先按单筒进行初步设计计算。采用建研院ETS3“高层空间框架—剪力墙结构内力组合和配筋设计通用程序”进行简化计算,并对其结果进行调整。本简化计算方法具有一定的实用性。     

带框复合墙板承载力计算的简化模型与方法

建立了带框复合剪力墙板承载力计算的简化模型——带有等效斜撑的刚架,模型中考虑了复合墙板随刚度变化而产生的内力重分布现象,确定了等效斜撑的宽度和钢筋面积。基于对作为等效斜撑的夹芯板的承载力和作为刚架的边框的承载力以及复合墙板抗滑移承载力计算方法的分析,提出了带框复合剪力墙板的极限承载力计算方法。将简化模型计算结果与试验结果进行了对比分析,分析表明:应用该承载力计算的简化模型和方法分析的结果与试验结果吻合较好,说明该模型和计算方法是带框复合墙板承载力计算的一种有效的简化模型与方法。     

碾压混凝土坝的等效连续本构模型

本文根据变形等效的基本原理，导出了一个等效连续的本构模型，并给出了碾压混凝土层间真实应力的估算式，为复杂成层结构的应力分析提供了一条系统的简化计算技术路径．     

局部预压力结构扁挤压筒的分析研究

通过对扁挤压筒结构的优化分析,提出了局部预压力结构扁挤压筒模型,给出了对模型的有限元分析结果.采用局部预压力结构方法设计的扁挤压筒,与等效厚壁圆筒法设计的扁挤压筒相比,在同等条件下,可以使危险部位的等效应力明显降低.     

单一纤维多向缠绕薄壁圆筒的三维等效弹性模量计算

本文给出了一种基于层压板理论用来计算单一纤维多向缠绕薄壁圆筒三维等效弹性模量的方法,用此方法计算了玻璃纤维多向缠绕筒的三维等效弹性模量。有限元数值模拟和拉伸试验结果表明,通过本文计算方法得到的三维等效弹性模量是有效的,应用此方法可将复杂的纤维多向缠绕结构等效为具有各向异性性质的均质单一材料,大大降低应力分析的工作量。     

基于Rayleigh法的风机塔筒预应力基本频率解析计算方法

风机大型化发展趋势使塔筒高度更高、柔性更大,塔筒直径及壁厚随高度变化更加多样,使传统简化基频解析计算方法计算精度大幅下降,较难满足塔筒设计前期基频估算要求。引入等效壁厚、平均等效当量惯性矩考虑塔筒直径和壁厚沿高度的多种变化情况,简化塔筒刚度计算;基于Rayleigh能量法基本原理,考虑风轮和机舱质量对塔筒预压应力、质量偏心以及塔筒不同变形形式对基频计算的影响,提出了相应的塔筒基频解析计算方法。塔筒数值算例和实验室缩尺试验表明：顶部机舱、叶轮质量偏心对塔筒基频影响较大,解析计算时应考虑其影响;均布荷载变形下的塔筒基频解析值更接近真实值;所提解析法与精细化有限元模型计算值的偏差小于4%,与缩尺模型实测值的偏差小于5%。     

低速冲击下复合材料圆柱壳的简化分析

将圆柱壳受轴向冲击破坏等效为一均质圆柱的破坏, 给出了等效参数的确定方法, 从而使圆柱壳的破坏分析简化为一维问题。并根据弹性动力学基本理论给出了等效圆柱受的冲击力的一种计算方法, 进一步得到了冲击下的圆柱壳的位移关系。      

考虑混杂效应时纤维混杂缠绕筒三维等效弹性模量的理论估算和试验研究

给出了多种纤维混杂多向缠绕筒三维等效弹性模量的理论估算方法, 应用该方法计算了玻璃-碳纤维混杂缠绕筒的三维等效弹性模量。计及混杂效应的影响, 考虑了碳纤维体积分数、 铺层方式、 纤维分散度等因素, 对玻璃-碳纤维混杂缠绕结构, 引入混杂效应系数对该方法进行修正。试验结果表明, 该方法预测的三维等效弹性模量的精度较高。采用该方法可将复杂的纤维混杂缠绕结构等效为具有各向异性性质的均质单一材料, 极大降低了应力分析的工作量。     

单层柱面网壳强震失稳分析中考虑节点刚度影响的简化模型研究

在进行单层柱面网壳强震失稳分析时,采用能考虑球节点轴向刚度和弯曲刚度耦合的壳单元精细化模型固然好,但是壳单元模型的单元数目太多,相对于一般的梁单元简化模型的计算量是非常大的。然而,一般简化模型由于不考虑节点刚度的影响,强震下地震响应分析的结果误差又较大。因此,在简化网壳模型的基础上建立了能等效精细化网壳模型的相对简化模型,此模型在节点区域用梁单元代替空心球节点,通过减小节点区杆件的刚度,可以明显改善模型的分析精度,而且采用模型后计算量增加不大,所以此模型更适合进行此类结构的强震失稳分析。     

二级动态子结构法在框筒结构动力特性空间分析中的应用

考虑楼板变形，采用空间杆，薄板力学模型，运用固定界面模态综合法将框筒结构沿高度划分为两级子结构，对框筒结构的动力特性进行了分析，并使计算过程得以上５８６微机上实现。     

超高层建筑束筒结构受确定性动力作用的半解析分析

将超高层建筑束筒结构与其基础等效连续化为一个支撑在半无限大弹性地基上具有三维连续分布刚度和质量特性的加劲薄壁筒组合体,并以此模型,对其在多维简谐动力作用下的稳态反应进行了半解析分析,并计算出了共振响应,那就是当激励荷载的频率与结构系统的自振频率很接近时,结构的动力响应会出现非常大的突变。计算结果表明:模型的简化是合理的、可行的,从而为超高层建筑束筒结构的整体动力分析提供了一种可行的方法,并给出了几点对此类结构的抗震设计有指导意义的结论。