变截面杆元的传递矩阵和刚度矩阵

导出了矩形、箱形、圆形和环形变截面杆元的传递矩阵、刚度矩阵和几种常见荷载下的固端力,均为精确解析式．可直接应用于工程结构的受力分析,或补充到现有计算程序的单元库中。     

考虑剪切变形的变截面欧拉梁单元刚度矩阵

ANSYS中的Beam44单元是考虑剪切变形的变截面欧拉梁单元,为明确其单元刚度矩阵推导方法,以形函数为基础,根据虚功原理,系统给出了考虑剪切变形的变截面欧拉梁单元刚度矩阵推导过程。以矩形、圆形、圆环和箱形截面梁为例,经与ANSYS中Beam44单元刚度矩阵对比,明确了其单元刚度矩阵的推导方法、相关假定和使用要求。研究发现:变截面欧拉梁因形函数本身的近似性和截面参数随截面位置变化的复杂性,难以给出普适性的单元刚度矩阵理论表达式。ANSYS对Beam44单刚矩阵推导时,采用了以下3种处理方式以简化计算:采用与等截面梁相同的厄米特形函数,在纯弯模式单刚矩阵的积分计算中对几何矩阵和截面参数分别积分,不考虑截面剪切系数k随截面位置的变化,由此所得单刚矩阵形式与等截面梁Beam4一致。ANSYS对Beam44单元所给等效截面参数,如面积、抗扭惯矩和抗弯惯矩的表达式,源于梁单元两端截面形状为相似形且截面尺寸随杆件线性梯度变化的情况,应用于其他情况时会与理论值有一定偏差。由此可知,在使用Beam44单元时为提高计算精度,应尽量减小单元长度来控制两端截面参数比值,同时对剪切系数k宜取单元中截面的k值或左右截面的均值。     

钢筋混凝土异形柱空间非线性单元刚度矩阵研究

为了更好地模拟异形柱结构的空间受力特性,采用实际刚度法建立了异形柱空间非线性单元刚度矩阵,并将计算结果与现有商业有限元软件的分析结果进行了对比。     

计入初始应变项的平面梁单元非线性刚度矩阵

开展平面结构几何非线性分析时经常会遇到杆件含有初始应力力或初始应变的情况。由于非线性刚度矩阵中舍有节点位移，矩阵运算量大，给刚度矩阵的推导带来很大困难。根据平面梁单元几何非线性方程，采用计入初始应力和初始应变项的一般性线弹性应力应变关系，导出了相应的切线刚度矩阵，利用MATLAB数学工具箱，给出了含有初始应力和初始应变的所有刚度矩阵的显式表达式，为程序编制奠定了基础。     

刚架分析的割线刚度弧长法

将割线刚度引入弧长法进行计算，以求解非线性有限元问题，这个方法的优点是可以不必计算各增量步引起的初始内抗力项，与原弧长法相比较计算量较小，程序也易于编制，可广泛用于求解非线性问题。     

钢筋混凝土抗震结构非线性时程分析中杆件刚度模型综述

对钢筋混凝土抗震结构进行非线性时程分析通常采用的各种单元刚度模型，文中评述了它们各自的优缺点，列出了相应的单元刚度矩阵，指出了这一领域今后的研究方向。     

高度线性变化的矩形截面杆单元刚度矩阵分析

通过高度线性变化的矩形截面杆的转角位移方程和轴向拉伸方程 ,推导出直角坐标系下该类杆的单元刚度矩阵。指出将此单元刚度矩阵嵌入目前较流行的结构软件中 ,可以使计算结果与真实情况更加一致。     

几何非线性和剪切变形对平面梁柱单元刚度矩阵影响的研究

目前对钢构件的分析中考虑最多的是剪切变形影响和几何非线性影响两方面,而且单元刚度矩阵大都从构件的平衡微分方程入手,通过引入稳定函数推导得到,这种方式推导过程中有限元分析方法的痕迹比较淡。从有限元角度推导单元的弹塑性刚度矩阵中,同时考虑剪切变形和几何非线性影响的资料还不多见,从基本方程入手,用有限元理论推导同时考虑剪切变形和几何非线性影响的平面梁柱单元弹塑性刚度矩阵。     

箱形薄壁结构在翘曲扭转下的截面非线性分析

针对广泛应有于公路行业的钢筋混凝土薄壁构件,本文详细地推导了其在翘曲扭转作用下的截面应力和截面力的具体表达式;综合考虑了混凝土和钢筋对截面整体刚度矩阵的贡献,进一步推导了在翘曲扭转作用下钢筋混凝土薄壁结构截面非线性分析的表达式,对翘曲变形产生的纵向应力采用了有效的研究分析手段.     

异形柱非线性空间杆单元刚度矩阵的推导

基于一种合理的异形柱截面N-M-φ关系力学模型，用空间杆单元作为基本单元，利用实际刚度法推导出异形柱非线性的单元刚度矩阵，所得到的非线性单元刚度矩阵可应用于钢筋混凝土异形柱的非线性有限元全过程分析。     

圆形截面混凝土围护桩的刚度分析

为便于分析,通过等截面面积、等刚度换算,将圆形截面换算为矩形截面,并推导出刚度的计算公式。然后分别对桩径、混凝土强度和纵向受拉钢筋配筋率对桩体刚度的影响进行分析,为工程实践提供参考意见。     

钢—混凝土组俣构件非线性分析

采用三次多项式分段模拟混凝土、钢筋和型钢材料的非线性本构关系，以平截面假定为基础，推导出双向偏压钢筋混凝土、钢骨混凝土及钢－混凝土组合构件截面非线性分析通用公式，得到的截面割线、切线刚度矩阵是线性与非线性刚度矩阵的叠加。应用标准有限元方法和截面非线 性刚度矩阵，推导出梁单元刚度表达式。所得到的表达式含义清晰、计算简例，分析结果与实验结果吻合很好。     

钢截面弹塑性分析的迭代法

对钢截面的弹塑性分析应用非线性方程组求解的牛顿-拉夫逊法,给出荷载-变形计算的一种正算算法,即任意给定一组轴力-弯矩,由迭代得到截面形心应变-曲率。基于截面纤维模型,采用平衡法推导截面刚度矩阵和计算截面承载力,为边缘屈服判断提供了方便,适用于各种形状和双向受力的截面。参考有限元程序设计方法,给出模块化的迭代流程,具有良好的通用性。给出手算算例,分别采用解析法和迭代法计算,结果吻合。     

基于拉压与翘扭插值函数几何非线性刚度矩阵

提出了翘曲扭转稳定函数的概念和计算公式,首次推导了基于扭转翘曲稳定插值函数的双轴对称开口轻型薄壁梁柱单元的翘曲扭转切线刚度矩阵,同时提出了基于拉压与翘扭稳定插值函数的轻钢梁柱单元空间几何非线性切线刚度矩阵。     

截面受刚度控制的矩形和T形受弯构件配筋逆算法

混凝土结构设计规范(GBJ10-89)和各种混凝土结构设计用表的手册上,只给出了受弯构件挠度验算的公式和图表;对于截面受刚度控制的受弯构件,如果能先确定满足刚度要求的配筋,将使受刚度控制的受弯构件截面计算大为简化。下面介绍一种利用计算表求解满足刚度要求的矩形和T形截面受弯构件配筋的逆算法。 1 计算公式受弯构件的长期刚度B_l按下列公式计算:     

异形截面抗弯刚度的等效方法研究

文中通过解析和迭代的方法,把钢管混凝土异形截面的刚度等效为矩形钢管混凝土截面刚度,推出截面刚度等效公式,求出等效矩形钢管混凝土截面钢管的长度b,宽度a和厚度t。取6组钢管混凝土异形截面进行计算,通过SAP2000有限元软件进行分析,结果表明每组里钢管混凝土异形截面梁与等效矩形钢管混凝土截面梁的跨中挠度基本相同,最大误差小于3%。说明这种刚度等效方法计算精度很高,对钢管混凝土异形截面受力计算具有一定的参考价值。     

钢框架非线性分析中的一种新单元模型

为避免稳定函数方法在轴力为拉、压和零时刚度系数表达式各异的不便 ,提出了点平衡三次B样条函数单元。该单元是以满足节点位移及分别在 1 3和 2 3跨度点处的平衡条件来构造的。由此模型 (PES)导出的刚度系数表达式 ,具有比五次多项式单元简单 ,易于应用等优点。通过算例表明 ,PES单元针对 1个单元 构件模型具有较高精度。     

空间索单元的切线刚度矩阵

本文采用状态平衡方程推导出用超越函数表示的空间索单元切线刚度矩阵的精确表达式。该矩阵考虑了对索结构施加预应力以及温度荷载的影响；该矩阵不受小变形的限制，允许结构产生任意大的结点位移。     

膨胀性泥岩的非线性强度变形特性试验研究

膨胀性泥岩在不同围压下的固结不排水三轴试验的结果表明泥岩的应力应变关系呈应变软化特性,峰值强度、残余强度及残余强度比均随围压的增大而增大.根据应力应变关系的试验结果,分析了膨胀性泥岩的割线模量和发挥内摩擦角,结果表明割线模量和发挥内摩擦角均随围压的变化而变化,且拟合了割线模量和发挥内摩擦角与应变的关系.