An innovative model for predicting the displacement and rotation of column-tree moment connection under fire

In this study, we carried out nonlinear finite element simulations to predict the performance of a column-tree moment connection (CTMC) under fire and static loads. We also conducted a detailed parameter study based on five input variables, including the applied temperature, number of flange bolts, number of web bolts, length of the beam, and applied static loads. The first variable is changed among seven levels, whereas the other variables are changed among three levels. Employing the Taguchi method for variables 2–5 and their levels, 9 samples were designed for the parameter study, where each sample was exposed to 7 different temperatures yielding 63 outputs. The related variables for each output are imported for the training and testing of different surrogate models. These surrogate models include a multiple linear regression (MLR), multiple Ln equation regression (MLnER), an adaptive network-based fuzzy inference system (ANFIS), and gene expression programming (GEP). 44 samples were used for training randomly while the remaining samples were employed for testing. We show that GEP outperforms MLR, MLnER, and ANFIS. The results indicate that the rotation and deflection of the CTMC depend on the temperature. In addition, the fire resistance increases with a decrease in the beam length; thus, a shorter beam can increase the fire resistance of the building. The numbers of flanges and web bolts slightly affect the rotation and displacement of the CTMCs at temperatures of above 400°C.     

土钉支护工作性能参数分析

采用三维分离式有限元模型,考虑土钉的加固作用及土钉与土体的相互作用,模拟土钉支护施工过程.选择能够反映开挖特点的土的本构关系,从而建立有限元分析方法,并通过编程计算研究土钉支护的工作机理、变形和受力性能,分析支护参数的影响.通过对一个大型足尺模型试验实例的分析计算,与实测结果和现有有限元分析结果进行比较分析,说明对二维有限元分析结果的改进.研究结论对土钉支护的设计和施工具有较高的应用价值.     

基于ANSYS的空间网架结构静力和动力分析

以某体育馆网架为研究对象,建立其参数化模型,利用有限元分析软件ANSYS对其进行整体结构静力分析、自由振动模态分析和随机振动分析,得到该网架的振动模态频率和振型,确定网架在地震波作用下关键节点的PSD响应,所得结果可对验证原设计和指导设计修改提供理论依据。     

基岩地下水流模型的摄动待定系数随机有限体积法及应用

针对基岩地下水流的不确定性 ,本文提出了求解基岩地下水流问题的摄动待定系数随机有限体积法 (PCSFVM) ,并将该方法应用于深圳葵涌地区水源地基岩地下水运动的随机模拟 ,取得了满意的效果     

双重介质裂隙承压水流数学模型的有限体积法及应用

本文系统地描述了双重介质裂隙承压水流数学模型的建立和数值求解方法。经分析、比较提出了最适用的求解方法——有限体积法,并将其应用于深圳市龙岗区基岩地下水水流运动模拟研究,取得了令人满意的效果。     

杂交型无网格有限体积法及其应用

从有限体积法基本思想出发,采用移动最小二乘近似方案实现有限体积法与无网格法的结合,从而使有限体法摆脱网格的约束,在此基础上,提出杂交型无网格有限体积法,所谓杂交是指对位移和应力都分别进行独立插值,这样可避免在子域积分过程中被积函数出现形函数的偏导数。至于应力和位移之间的协调关系则通过配点法强制实现,采用修正配点法施加本质边界条件。算例结果表明,该方法具有很高的精度和计算效率。     

梁转动对屈曲约束开缝钢板剪力墙受力性能影响有限元分析

利用有限元软件ABAQUS,研究梁转动对屈曲约束开缝钢板剪力墙受力性能的影响,并以钢板与两侧约束部件的间隙Δ_c为参数,针对开缝墙面外约束条件进行分析。结果表明：在其它条件不变的情况下,开缝墙初始刚度以及耗能能力均与梁转动刚度成正比,与梁转动影响系数λ（λ为开缝墙屈服时刻梁转角与屈服层间位移角的比值）成反比,当λ<0.18时,初始刚度可达到理想条件下的85%,而当λ>2.00时,能量耗散系数至少下降25%;开缝墙滞回曲线饱满程度以及屈服荷载均与面外约束缺陷因子η成反比,η为Δ_c与两侧约束部件（钢筋混凝土板）所需最小厚度t_c,min的比值,当η<0.22时,开缝墙能够先于屈曲达到屈服,滞回曲线饱满,屈服荷载没有降低,而当η≥1.30时,开缝墙则较早发生面外屈曲,导致滞回曲线捏拢严重,屈服荷载下降25%。根据上述分析结果,由试验结果算得λ及η（分别取λ=0.40,η=0.30和λ=1.00,η=0.23）,得到的有限元曲线与试验曲线吻合较好。     

混凝土微平面模型的参数研究与应用

综述了混凝土微平面模型的基本要点。从应用的角度出发，研究了模型中各参数的变化规律和取值范围。并将微平面模型与有限元相结合，求解混凝土板的非线性弯曲，所得到的数值解与实验结果吻合良好。     

弹塑性问题的杂交无网格有限体积差分法

 为了提高无网格法的应力精度,将应力与位移作为独立变量进行插值。将整个求解域分为边界域和内部域,对于位于边界域上的节点通过有限体积法建立离散方程,域内节点则利用有限差分法对节点应力梯度进行离散,逐点建立离散方程。在小变形假设的前提下,提出基于增量本构关系的弹塑性杂交无网格有限体积差分法,并用来模拟隧道开挖过程,算例表明,增量形式的杂交无网格有限体积差分法具有较高的计算精度和一定的工程实践价值。     

基于Abaqus场地盆地效应的参数化数值研究

根据以往学者的研究成果,本文采用粘弹性人工边界模拟土体的边界条件,建立了考虑土体剪切波速、盆地倾角,场地覆土层厚度不同参数影响的盆地二维有限元模型,分别分析了土体在弹性与塑性本构关系下相关参数对场地盆地效应的影响规律,得到以下结论:盆地与自由场相比波峰出现比较密集,且消退较慢,延长了地震动的持时;场地内的土体越软,覆土层越厚,盆地效应越明显;盆地边缘效应随盆地倾角的增大而增大,而聚焦效应随盆地倾角的增大而减小;当考虑土体的非线性本构时,由于土体进入塑性,入射正弦波能量由于土的塑性变形已经耗散,盆地较自由场的放大更加明显,盆地效应更加突出。     

岩土工程中的面向对象有限元程序设计

介绍了面向对象的程序设计方法，按照这种方法，建立了有限元模型的类，给出了类的C^＋＋语言描述和它的实现方法，并设计了基本Windows95／98／NT平台的岩土工程有限元软件。相关的类和方法包括处理矩阵的类、单元类、节点类、高斯点类、形函数类、应力类、集中力类、分布力类、绘图点类、绘图线类、网格类、区域类、边界类、文字类等等。给出了基本的程序框架和有关的程序段。     

Simulation of a domestic ground source heat pump system using a three-dimensional numerical borehole heat exchanger model

Common approaches to the simulation of borehole heat exchangers (BHEs) assume heat transfer in circulating fluid and grout to be in a quasi-steady state and ignore fluctuations in fluid temperature due to transport of the fluid around the loop. However, in domestic ground source heat pump (GSHP) systems, the heat pump and circulating pumps switch on and off during a given hour; therefore, the effect of the thermal mass of the circulating fluid and the dynamics of fluid transport through the loop has important implications for system design. This may also be important in commercial systems that are used intermittently. This article presents transient simulation of a domestic GSHP system with a single BHE using a dynamic three-dimensional (3D) numerical BHE model. The results show that delayed response associated with the transit of fluid along the pipe loop is of some significance in moderating swings in temperature during heat pump operation. In addition, when 3D effects are considered, a lower heat transfer rate is predicted during steady operations. These effects could be important when considering heat exchanger design and system control. The results will be used to develop refined two-dimensional models.     

基于GEP算法的沥青混合料动模量预测

采用基因表达式编程算法对沥青混合料动模量进行预测.以沥青混合料空隙率(Va)、有效沥青含量(wbeff)、沥青黏度(η)、荷载频率(f)、集料筛余质量分数(ρ34,ρ38,ρ4)以及集料在0.075mm筛孔上的通过率(ρ200)为主要参数,建立了基于基因表达式编程算法的沥青混合料动模量预测模型.结果表明:由预测模型得到的动模量预测值与实测值之间具有较高的相关性;将预测模型与Witczak 1999模型、韩国动模量预测模型和人工神经网络模型等方法进行比较后发现,采用基因表达式编程算法来预测沥青混合料动模量具有简单可靠的优点.     

K型钢管—板节点受力性能与承载力计算方法

钢管—板连接节点是钢管输电塔常用的节点型式,但目前对其受力性能的研究还不够深入,缺乏相应可供工程设计使用的计算分析方法。采用ANSYS程序建立了K型钢管—板连接节点的有限元模型,对Kim所进行的系列节点试验进行了模拟对比分析,验证了有限元模型的合理性;通过变参数分析考查了K型钢管—板节点受力性能和节点破坏模式,研究了几何参数、主管应力比、加劲构造等对节点极限承载力的影响规律。在此基础上,提出了考虑支管约束作用的K型钢管—板连接节点极限承载力的计算方法,并验证了其适用性。     

钢框架升板施工中参数化有限元分析技术

以有限元软件ANSYS为平台,采用其参数化（APDL）有限元分析技术,模拟钢框架结构在升板法施工过程中,楼板在不同提升阶段的计算模型,由此编制出适用于钢结构体系采用升板法施工的施工内力的计算程序,以便控制各施工阶段的结构内力。     

考虑分界面的黏性泥石流下游演进数学模型研究

基于分界面理论,以泥石流屈服深度对应的面为分界面,将黏性泥石流分为理想流体和Bingham流体,建立了模拟黏性泥石流演进过程的数学模型和相应计算方法.该模型基于泥石流的运动特征,注重不同层间泥石流流速的差异,并可合理反映泥石流运动速度对其演进形态的影响机制;同时,全面考虑了黏性泥石流在演进过程中所呈现的\"舌状体\"和\"龙头\"由上向下翻落现象,因此可更准确描述黏性泥石流在演进过程中的运动状态.采用3组模型试验结果对建立的数学模型与计算方法进行了验证,结果表明:模型计算得出的泥石流泛滥范围和最大堆积厚度与模型试验结果误差在±5%以内,验证了模型的合理性.     

综合考虑水平和竖向地震作用的边坡稳定数方法

基于泰勒稳定数方法的拟静力分析是土坡地震稳定分析方法之一,该方法可以考虑水平地震作用得出地震作用下土坡的安全系数,但忽略了竖向地震作用的影响.为同时考虑水平和竖向地震作用,在前人工作的基础上,通过理论分析和公式推导,本文建立了一个能够同时考虑水平地震作用和竖向地震作用的解析公式,形成了改进的泰勒稳定图方法和计算流程.本...     

弹性支承平台结构模态分析的有限元方法与试验研究

在大型平台的结构设计中 ,对于模态频率的分析是不可忽视的。以某研究所的阻抗测试平台为背景 ,采用有限元分析程序 ,初步做了模态分析和谐响应分析 ,并重点对其进行了试验研究。试验证明 ,对于大型及有高频要求的平台 ,在设计时应考虑其模态问题 ,还可看出 ,计算结果具有较高的精度。     

盾构法隧道地表变形影响因素多尺度数值模拟

采用三维非线性有限元数值方法,对上海典型地层中盾构推进过程进行了精细模拟,研究了多几何尺度下盾构外径、隧道埋深及土层力学性质等非施工因素对地表变形的影响。计算结果表明,盾构机外径的尺度效应和隧道埋深对地表变形影响显著;不同尺度下修正剑桥模型中与土性有关的对数硬化模量λ及泊松比μ与地表变形正相关,而临界状态有效应力比M与变形之间的关系不是单调增加或减小的关系。研究成果为软土地区盾构隧道多几何尺度的模型试验和设计施工参数的选取提供了依据。