框架-片筏-地基共同作用的三维有限元分析研究

借助ANSYS有限元程序,结合基础筏板特点,选取土体不同的本构模型,对框架、片筏和地基的相互作用进行了三维有限元数值计算模拟研究,揭示了三者相互耦合作用的机理.研究结果表明,由于D-P5和D-P6两个模型能很好地考虑中间主应力对材料强度的贡献,因此能给出更为切合实际的上下部耦合作用的三维有限元计算结果.     

考虑固结影响的桩筏-地基共同作用弹塑性分析

为深入探讨桩筏基础的工作机理及其与地基的共同作用效应,应用Biot固结理论与有限元法,对于地基土采用基于Mohr-Coulomb破坏准则的理想弹塑性模型,对桩筏基础与地基共同作用问题进行了弹塑性耦合固结有限元数值分析.计算表明地基固结作用对桩筏基础-地基共同作用体系的受力变形特性具有显著的影响,桩筏基础的受力变形特性的时间变化特征依赖于下卧土层中超孔隙水压力的变化特征和桩基长度等基础特性,并随着时间的发展而最终达到稳定状态.因此,在桩筏基础上结构的工程设计中应合理地考虑地基固结效应.     

基于ADINA的多孔介质流固耦合分析

基于流固耦合的研究理论,根据多孔介质(过滤板)中流体与结构之间的耦合关系,以有限元分析软件ADINA为平台,建立多孔介质(过滤板)的三维有限元模型,计算得到多孔介质(过滤板)在流固耦合作用下应力分布及变形情况.计算结果表明流固耦合作用对多孔介质(过滤板)变形破坏有重要的影响.针对计算结果,为过滤板的设计提出几点建议.     

考虑渗流与蠕变耦合作用的水库滑坡变形数值分析

水库滑坡土体的变形主要是流固耦合作用的结果,但是变形并不是立刻发生的,大都经历了一个时间发展的过程,具有典型的流变特性。本文基于某滑坡土体的蠕变试验结果,推导了扩展的Burgers蠕变模型（M-2K）,并将其推广至三维形式,应用蠕变试验数据对推导的M-2K蠕变模型进行拟合,求得了蠕变模型参数。在传统的流固耦合分析中引入了时间变量关系,构建了渗流与蠕变耦合作用的数学模型,对其进行有限元求解,并应用matlab软件编写了有限元程序。以三峡库区白家包滑坡为例,应用该程序分别对滑坡体进行了考虑蠕变及不考虑蠕变的流固耦合计算。研究结果表明：三维形式的M-2K蠕变模型拟合程度较高,能反映土体的蠕变性质;有限元计算结果说明考虑渗流与蠕变耦合作用下孔压减少值大于不考虑耦合作用下时;选取关键点的耦合及非耦合条件位移计算结果与实际的GPS位移进行比较,两种计算值与实际监测值变形趋势基本一致,考虑渗流与蠕变耦合条件下两个监测点的位移值比不考虑耦合时大,而且与实际值比较接近。研究结论表明：所建立的渗流与蠕变耦合数学模型是合理的,有限元数值求解程序是正确的,该成果为水库滑坡的预测与预报提供了更加合理和更加精确的新途径。     

桩筏基础筏板的厚度研究

目的 研究减少桩筏基础筏板厚度,降低基础造价.方法 采用有限元程序、数值分析的手段,利用有限元分析软件分别建立起了桩土、桩筏基础与地基土、上部结构桩筏基础与地基土共同作用分析模型,通过建立三维模型,分析和研究了筏厚不同情况下桩顶反力、筏板最大挠度及挠度差、筏板内力分布等变化规律.结果 在保证基础的差异沉降符合建筑物安全工作的要求的基础上,筏板最佳厚度的取值主要与筏板基础的长度、宽度、布桩的桩间距,筏板基础的砼强度等级以及群桩中单桩刚度有关.结论 得出了筏板最佳板厚取值的理论公式.直接结果使筏板可以减薄,降低基础造价.为工程设计人员在设计筏板基础时,提供依据.     

热载荷对三维编织复合材料拉伸性能的影响

针对热载荷对三维四向编织复合材料拉伸性能的影响,基于材料细观结构几何模型,推导了三维四向编织复合材料稳态热传导分析有限元方程,建立了三维四向编织复合材料热力耦合行为分析力学模型.将稳态热传导分析得到的温度场作为热力耦合分析时的热载荷,并施加相应的机械载荷,完成了热力耦合强度预报.研究结果表明螺旋型纤维等效模型的数值预报结果与实验数据基本吻合,说明该模型能有效地计算三维编织复合材料的纵向拉伸强度;边界热流对小编织角三维四向编织复合材料的纵向拉伸强度影响较大;该研究为后续的瞬态热传导分析分析奠定了基础.     

基于三维有限元分析的压电阻抗模型及其应用

为了校核高频电阻抗分析的现有结构理论和验证,基于高频电阻抗信号的结构损伤监测方法的有效性,提出可应用结构健康监测的精确压电阻抗有限元模型.考虑压电片-黏结层-主体结构三者的耦合作用和黏结层的影响,通过三维有限元谐响应分析方法,利用通用有限元软件ANSYS,建立由压电片-黏结层-主体结构组成的耦合系统的三维有限元模型,并进行了数值模拟和相应的实际模型试验.计算及研究结果表明：采用三维精细压电有限元模型,可精确地预测到电导纳谱中的共振模态,得到的结果与实验结果吻合,且能有效地校核高频电阻抗分析的现有结构理论;采用压电阻抗法能够很好地识别结构局部的细小损伤,通过合理布置压电片可以识别结构损伤的位置.     

地基固结对结构-筏板-地基共同作用影响的三维数值分析

不考虑上部结构刚度影响的常规设计方法及共同作用分析的二维方法尚未真实地或全面地反映上部结构-筏板基础-地基的联合工作机理.为此,基于三维Biot固结理论,结合Mohr-Coulomb理想弹塑性模型考虑地基土的非线性特性来反映地基的固结效应,对上部结构-筏板基础-地基共同作用体系进行了三维有限元数值分析.计算与分析表明:当考虑三维空间效应时,地基的固结作用对上部结构-筏板-地基共同作用体系的承载机理与变形协调能力具有显著的影响,共同作用体系中各部分受力变形特性具有明显的时间效应,并且紧密地依赖于超孔隙水压力随时间的变化特征,同时上部结构刚度对共同作用时间效应的影响较为明显.     

基于ANSYS的简支梁桥柔性墩纵向力分配研究

在刚度耦合模型的基础上,采用大型有限元分析软件ANSYS建立三维实体有限元模型,对连续桥面简支梁桥柔性墩纵向力分配进行仿真分析,通过有限元模拟值与采用刚度耦合模型得到的计算值对比分析表明,刚度耦合模型计算墩顶水平力是合理的,结果是可靠的.采用节点耦合的方式模拟板式橡胶支座,采用弹簧-阻尼单元模拟滑板支座是可行的.     

上部结构-桩筏基础-地基相互作用有限元分析

为了研究结构-桩-土的相互作用,利用有限元程序对上部结构-桩筏基础-地基相互作用体系建立了三维有限元分析模型.通过计算分析并与常规设计作了比较,对两种情况下上部结构的内力变化作了探讨.结果表明:筏板发生"盆型"变形,上部结构的梁、柱内力都发生了重分布:即四个角柱轴力增大,边柱和内部柱都出现卸荷现象;柱端弯矩最大值和梁端弯矩最大值都出现在最底层.计算中土体、桩、筏、结构等材料都取弹性范围分析.     

考虑基础埋深的片筏基础与土的相互作用分析

本文在片筏基础与土的相互作用分析中，考虑了基础埋深的影响，利用Ｍｉｎｄｌｉｎ关于在弹性半空间内作用一集中力，引起的位移场和应力场求解地基的变形，推导了基于Ｍｉｎｄｌｉｎ公式的用角点法求地基变形的递推公式，并编制了相应的有限元计算程序。     

隧道对临近建筑物的地震反应影响分析

为了研究隧道对成层软土地基上不同基础形式建筑物地震反应的影响,构建了结构-基础-土-隧道体系动力相互作用的非线性完全有限元计算模型,在考虑土体重力的前提下,对筏片基础、桩筏基础相互作用体系进行了时域内数值分析。计算结果表明,当隧道紧靠建筑物时,筏基-结构相互作用体系的基础和结构顶层水平位移均发生了向无隧道一侧的偏移,而桩筏基础-结构相互作用体系的基础和结构顶层水平位移均未发生偏移。隧道在建筑物正下方时框架各对应柱的剪力峰值均最大,隧道紧靠建筑物时次之,隧道距建筑物10 m和无隧道时框架柱剪力几乎相等,并且最小。隧道距建筑物10 m时,其对两种基础形式的建筑物地震反应几乎无影响。     

地基基础对框架结构动力特性的影响

本文针对包括地基基础的框架结构以及不包括地基基础的框架结构基于有限元技术分别进行了动力时程分析,分析结果表明两种计算模型对应的抗震能力存在显著差异。此外,针对包括地基基础的框架结构在不同材料属性地基土层条件下进行了动力时程分析,分析结果表明随着土层弹性模量的增加框架结构的抗震性能变化显著。     

楼层刚度在混合结构共同作用分析中的影响

本文对空间混合结构和层状横向各向同性地基分别采用双重扩大子结构有限元法和有限压缩层法进行了多层混合结构——筏基——土介质共同作用耦合分析。 文中对一典型的六层混合结构——筏基——土介质系统(杭州某住宅)进行了考虑施工影响的共同作用分析,并与现场实测结果作了对比,获得了较满意的结果。在分析中,对常用的楼层预制空心板在共同作用分析中的影响作了深入的讨论,获得了一些有益的结论。 为在微机上实现共同作用分析,根据子结构原理,对混合结构、筏基和土介质分别编制了三个程序,可供工程设计应用。     

空间框架,基础,桩与土共同作用分析研究

本文采用有限单元法对空间框架、基础、桩和土介质系统进行了共同作用分析。分析时,充分利用有限单元法的优点,对空间框架、基础、桩和土分别采用了不同的有限元模型,特别考虑了土的层状分布及非均质性。 为在微型计算机上实现共同作用分析,分别对空间框架、基础和桩与土编制了三个计算程序。根据子结构原理,实现系统的整体分析。文中对一十层空间框架、基础、桩和土系统的典型工程进行了数值分析,获得了一些对设计十分有益的结论。     

上部结构与土体共同作用的影响因素

采用通用有限元软件ANSYS,建立了框架结构、筏基和土体共同作用的分析模型,分析了上部结构尺寸、筏板基础刚度、地基土材料对共同作用体系的影响．通过比较共同作用的分析方法与常规计算方法的结果,研究了结构体系在外荷载作用下,各组件之间的内在联系,得到了地基沉降、反力的分布,以及基础和上部结构的内力变化规律．共同作用的分析结果符合工程实际,最后提出了一些设计建议．     

空间框架,十字交叉条形基础和土介质的相互作用分析

本文将空间框架，十字交叉条形基础和土介质作为一个统一的整体，用有限单元法进行相互作用分析，分析时将空间框架离散为空间梁元，用杆系结构有限元分析，将十字交叉条形基础离散为梁反组合结构，板采用平板壳元，梁采用空间偏心梁元，有组合结构有限元进行分析，土介质模糊为分层地基。     

弹性地基上片筏基础的有限单元法分析

本文采用有限单元法分析弹性地基上的片筏基础,可分别模拟片筏基础和地基土,考虑土的层状分布,将地基模拟成分层地基,并考虑土与基础的共同作用,使计算模型更符合实际。通过典型实例,比较了Winkler地基,弹性半空间地基和分层地基对计算结果的影响,并探讨了片筏不同刚度和不同地基条件对计算结果的影响,得到了一些有实用意义的结论。所编EFP程序可在IBM—PC上运用。