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。     

钢结构的弹塑性大位移研究分析

为了探讨钢结构的高等分析和设计方法,本文作者应用泛函的最小势能原理,将经典的梁柱理论与非线性有限元法相结合,提出一种钢结构弹塑性大位移研究分析的简化单元模式和计算方法。它考虑了结构大位移、轴力的P-Delta效应、残余应力、轴力使杆件截面极限弯矩的变化、截面刚度退化和塑性区长度等非线性因素的综合影响。通过一个典型钢框架的非线性全过程分析,说明了该法的实际应用。算例表明,本文方法是可靠的,可供工程设计人员参考。     

钢筋混凝土框架全过程分析的非线性简化单元及其应用

本文根据框架结构在加载过程中表现出来的塑性铰形成机理，介绍了一种用于钢筋混凝土框架非线性分析的简化单元模式。它考虑了轴力的二阶效应、横截面自开裂后的塑化和塑性区长度等非线性因素对结构的影响。此外，在分析中也考虑了钢筋锚固滑移和节点刚域的影响。经与试验结果比较，说明用本文模式对钢筋混凝土试验框架进行非线性有限元分析所得的计算结果是正确的。     

钢框架二阶弹塑性分析的简化塑性区法

本文提出钢框架二阶弹塑性分析的简化塑性区法。它可以考虑轴力的ＰＤｅｌｔａ效应，残余应力，横截面刚度退化和塑性区长度等几何和材料非线性因素的影响。该法既弥补了经典塑性铰法不能考虑横截面刚度退化和塑性区长度影响的不足，又克服了塑性区法单元过多，因而多占计算机内存和花费机时的缺陷。计算分析表明，其结果令人满意。     

钢管混凝土框架的非线性分析

建立数值程序,对钢管混凝土框架进行非线性分析。通过采用轴力和弯矩共同作用下梁柱结构稳定求解中的稳定函数,考虑几何非线性。通过追踪沿杆件长度方向选定的横截面上的纤维单轴应力-应变关系,描述横截面上及杆件长度方向的塑性发展。由于位移控制方法具有数值稳定性和有效性,基于此,采用增量迭代法,求解非线性平衡方程。通过与试验和已有求解结果的比较,验证了本方法的准确性。对于钢管混凝土结构的非线性分析,数值分析是有效的。     

轴力和弯矩共同作用下焊接空心球节点承载力研究与实用计算方法

国家游泳中心“水立方”多面体空间刚架结构中 ,杆件除承受轴力外 ,还承受相当大的弯矩 ,但目前规范对焊接空心球节点在轴力和弯矩共同作用下的设计方法尚属空白。本文采用理想弹塑性应力 应变关系和Von Mises屈服准则、同时考虑几何非线性的影响 ,建立了焊接空心球节点的有限元分析模型 ,对承受轴力、弯矩及两者共同作用的空心球节点进行了大量的非线性有限元分析。通过典型节点的试验研究 ,直观了解节点的受力性能和破坏机理 ,并验证了有限元模型的正确性。文中还推导了基于冲切面剪应力破坏模型的节点承载力的简化理论解。最后 ,综合简化理论解、有限元分析和试验研究的结果 ,提出了轴力和弯矩共同作用下的节点承载力实用计算方法 ,可供实际工程设计采用 ,也可供相关规程修订时参考     

空间框架的非线性塑性分析

介绍一种纤维梁柱单元,考虑几何和材料非线性。通过轴力和弯矩作用下构件稳定方程中的稳定函数来表示几何非线性,通过跟踪横截面上各纤维的单轴应力-应变关系来模拟材料非线性。基于广义位移控制方法,采用增量迭代法求解非线性平衡方程。用1个单元模拟1根杆件,该单元的非线性性能与有限元软件分析结果及其他有效结果比较吻合,并举例证明了该单元的准确性和有效性。     

焊接球单层球面网壳精细化有限元分析

采用ANSYS软件中的SHELL181壳单元模拟钢管杆件和空心球节点,建立了一个K6（2）型单层球面网壳的精细化有限元模型,考虑几何非线性和材料弹塑性的双重非线性,并通过精细化分析与传统的梁单元模型分析的对比,得到了单层球面网壳极限破坏时杆件和节点塑性应力分布、细部破坏模式。在此基础上进行了参数分析,研究了焊接球节点壁...     

双柱墩地震反应分析中非线性单元的选用

以常用的三种非线性梁柱单元为例,研究了双柱桥墩抗震分析的单元选取问题,结果表明,不同单元的选取对双柱墩的位移反应影响不大;采用集中塑性M铰单元时计算最简便,地震内力响应误差也最大;采用集中塑性PM铰单元时弹性内力响应会被较大地低估,但不改变结构的极限承载力;分布塑性纤维单元可以考虑轴力—强度及轴力—刚度耦合作用,但计算最为复杂。     

钢筋砼梁转移塑性铰框架弹塑性全过程分析方法与程序设计

本文推导出用于梁转移塑性铰框架并适用于一般框架进行弹塑性全过程分析的单元刚度矩阵、单元固端力矩阵、单元杆端位移和节间荷载引起的塑性铰转动量矩阵,建立了钢筋砼杆件的N-M-φ理论曲线,解决了节点位移,层间位移、结构总位移和杆端内力、杆件各截面内力的计算问题,编制出相应的电算程序并经上机运行和试验框架的验证,理论分析与试验结果符合良好。     

An equivalent frame model for seismic analysis of masonry and reinforced concrete buildings

In this paper a novel equivalent planar-frame model with openings is presented. The model deals with seismic analysis using the Pushover method for masonry and reinforced concrete buildings. Each wall with opening can be decomposed into parallel structural walls made of an assemblage of piers and a portion of spandrels. As formulated, the structural model undergoes inelastic flexural as well as inelastic shear deformations. The mathematical model is based on the smeared cracks and distributed plasticity approach. Both zero moment location shifting in piers and spandrels can be evaluated. The constitutive laws are modeled as bilinear curves in flexure and in shear. A biaxial interaction rule for both axial force–bending moment and axial force–shear force are considered. The model can support any shape of failure criteria. An event-to-event strategy is used to solve the nonlinear problem. Two applications are used to show the ability of the model to study both reinforced concrete and unreinforced masonry structures. Relevant findings are compared to analytical results from experimental, simplified models and finite element models such as Drain3DX and ETABS finite element package.     

框架的非线性有限元优化设计

充分考虑了钢筋混凝土材料的非线性特征 ,在用二次积分迭代法进行R C 框架非线性有限元分析的基础上 ,进行框架结构造价最省为目标的优化设计。此法可以反映单个构件裂缝开展、钢筋屈服、混凝土被压碎、内力重分布等全部过程。非线性优化设计采用整体优化和分部优化相结合的优化方法 ,将非线性分析和系统优化紧密结合。分部优化的数学模型被有效简化 ,但充分考虑截面尺寸、纵向钢筋和箍筋这些在造价中起决定作用的设计变量和各种抗震约束条件 ,优化结果较精确。非线性有限元优化程序将非线性分析与系统优化穿插在一起 ,联合迭代 ,共同收敛 ,有效减少了迭代的次数。通过优化设计实例证明 ,非线性有限元优化设计的造价比弹性的优化设计有显著地节省。     

Material yielding by both axial and bending spring stiffness at elevated temperature

Material yielding is typically modeled either by plastic zone or plastic hinge methods under the context of geometric and material nonlinear finite element methods. In fire analysis of steel structures, the plastic zone method is widely used, but it requires extensively more computational efforts. The objective of this paper is to develop the nonlinear material model allowing for interaction of both axial force and bending moment, which relies on the plastic hinge method to achieve numerical efficiency and reduce computational effort. The biggest advantage of the plastic-hinge approach is its computational efficiency and easy verification by the design code formulae of the axial force-moment interaction yield criterion for beam-column members. Further, the method is reliable and robust when used in analysis of practical and large structures. In order to allow for the effect of catenary action, axial thermal expansion is considered in the axial restraint equations. The yield function for material yielding incorporated in the stiffness formulation, which allows for both axial force and bending moment effects, is more accurate and rational to predict the behaviour of the frames under fire. In the present fire analysis, the mechanical properties at elevated temperatures follow mainly the Eurocode 3 [Design of steel structures, Part 1.2: Structural fire design. European Committee for Standisation; 2003]. Example of a tension member at a steady state heating condition is modeled to verify the proposed spring formulation and to compare with results by others. The behaviour of a heated member in a highly redundant structure is also studied by the present approach.     

钢柱、柱脚底板、混凝土基础三者相互作用研究

从钢柱、底板、基础三者相互作用原理出发,采用大型有限元分析软件ANSYS 9.0对一个理想钢柱脚模型——轴心受压柱柱脚,进行非线性静力分析,得到柱脚底板反力分布状况,并与现行钢结构柱脚底板设计方法的计算结果进行比较,所做工作可为建立新的简化设计模型提供理论依据。     

钢柱、柱脚底板、混凝土基础三者相互作用研究

从钢柱、底板、基础三者相互作用原理出发,采用大型有限元分析软件ANSYS 9.0对一个理想钢柱脚模型--轴心受压柱柱脚,进行非线性静力分析,得到柱脚底板反力分布状况,并与现行钢结构柱脚底板设计方法的计算结果进行比较,所做工作可为建立新的简化设计模型提供理论依据.     

地震作用下土钉支护边坡动力分析

应用动力弹塑性有限元方法,研究了双向地震激励下土钉支护边坡动力响应。考虑土体与支护结构相互作用及其协同工作建立三维有限元模型。给出了地震波和阻尼的选取方法。应用了非线性静动力性能的弹塑性模型模拟土体;采用了可以描述土钉在进入塑性阶段强化性质的双线形弹塑性模型模拟土钉;土与结构的相互作用由接触单元模拟。研究内容包括边坡竖向地震响应、水平地震响应,土钉的地震响应,土压力地震响应。结果表明土钉支护边坡延性大,有很好的抗震性能;地震作用后各层土钉轴力都增大;边坡在地震作用下产生永久位移;地震作用下土压力峰值形状与地震作用前的土压力形状相似。这些结论对土钉支护边坡的抗震设计与动力分析有较高的参考价值。     

空间支撑钢框架结构的三重非线性分析

为了探讨三维结构的高等分析方法,本文将有限单元法与梁柱法相结合,建立了空间支撑钢框架结构的三重非线性分析方法,该法综合考虑了几何、材料和连接非线性效应。文中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建立的严格三维梁柱单元刚度矩阵,包含了轴向、剪切、双向弯曲与扭转及其各耦合效应。三维单元简化塑性区模型可模拟塑性扩展,利用单元两端抗转弹簧和考虑支撑效应的节点域剪切变形模型来模拟连接非线性。使用包括几何、材料和连接非线性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,利用本文方法,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。     

钢结构半刚性梁柱节点连接的杠杆力分析与计算

采用三维非线性有限元分析方法 ,讨论了钢结构半刚性梁柱节点连接的杠杆力分布及杠杆效应对节点连接受力性能的影响。按塑性设计理论给出了节点连接杠杆力的最大值 ,提出了保证节点工作性能安全、可靠的计算方法 ,以利于工程设计