连续刚构预应力U型薄壳渡槽有限元分析

使用非线性有限元程序系统ADINA ,对南水北调中线穿黄连续刚构方案的预应力U型薄壳渡槽进行了结构分析 .给出了静力分析结果和动力特性分析结果 .结果表明 ,与简支方案相比 ,连续刚构方案结构减小了变形、应力和钢筋用量 ,最大压应力和最大拉应力均满足规范中的强度设计要求 ,最大位移也满足刚度要求 .同时还对原设计方案提出了改进建议     

高墩大跨连续刚构桥地震响应需求的模态推倒分析法

基于结构动力学多自由度体系解耦思想,提出适用于高墩大跨连续刚构桥的模态推倒分析法(MPA)。结合现行规范设计反应谱,以某高墩大跨连续刚构桥为工程背景,采用OpenSEES软件建立全桥非线性纤维模型,分别对MPA法和非线性时程法进行对比研究。结果表明:MPA法对高墩剪力的计算误差相对较大,尤其在纵桥向,最大达到34.73%,而横桥向则满足工程应用需求,最大为26.48%;MPA法对高墩弯矩和位移的计算结果在纵、横桥向都非常接近时程结果,计算精度完全满足工程应用要求。总体而言,MPA法可直接用于评估高墩连续刚构桥的横向抗震性能,且精度很高,但用于纵向抗震性能评估时,需考虑剪力的计算误差对评估结果的不利影响。     

高墩大跨弯连续刚构桥空间稳定性的解析解

根据高墩弯连续刚构桥从裸墩、悬臂浇筑施工到成桥各阶段的受力特点,将成桥后主梁对主墩的约束作用简化为等效约束刚度的弹簧,利用Hamilton原理,推导高墩自体、悬浇施工以及成桥阶段的动力稳定方程,进一步退化为静力稳定问题,得到了静力稳定系数表达式,并分析了诸因素对高墩弯连续刚构桥稳定性的影响.从而寻求高墩大跨弯连续刚构桥梁空间稳定性的实用简便算法.通过实例分析,验证其计算结果的可靠性.     

空间变化地震动激励下高墩大跨刚构桥响应分析

地震响应是桥梁抗震研究中的重要问题。基于随机振动理论及反应谱方法,分析了高墩大跨连续刚构桥梁在平稳地震激励下,地震动空间变化对结构内力的均方根响应的影响。结果表明：不计地震动空间变化时,随机振动分析与反应谱方法本质上是一致的;行波效应和相干损失对连续刚构内力有一定影响,多数情况下,随机振动计算结果要大于反应谱分析结果;...     

悬索结构非线性地震反应及参数分析

本文对大跨悬索屋盖体系的几何非线性动力反应计算方法进行了研究。文中采用Wilson-θ法求解悬索体系的非线性动力反应方程;在每一时间步长△t 内使用Newton-Raphson 法求解拟静力平衡方程.按上述方法,编制了悬索体系地震反应的非线性有限元程序。应用该程序对悬索结构在水平及竖向地震作用下的动力反应包括内力、位移等进行了分析研究。讨论了各种结构参数对地震反应的影响。为地震区大跨悬索屋盖结构的设计提供了参考。     

地震作用下高墩大跨连续刚构桥的非线性动力稳定性能研究

地震作用下高墩大跨连续刚构桥的动力稳定性能已成控制结构安全的重要因素.本文基于ANSYS的动力稳定性分析方法—改进的动态特征值法,对某一刚构桥在考虑双重非线性下的动力稳定性进行了分析;探讨地震波特性、阻尼比、结构特性等对其动态特征值的影响.结果表明随着地震波周期、地震波幅值、结构跨度、桥墩高度中任意一个的增大或梁端约束的减弱,结构的动态特征值均呈现最小值减少、最大值增大的趋势;阻尼比越大,结构动态特征值曲线波动幅度越小.     

内爆炸作用下钢网壳结构动力响应的数值模拟

应用LS-DYNA有限元程序,建立了大空间钢网壳结构在内爆炸作用下进行动力响应分析的计算模型.通过提取结构表面有限测点的冲击波超压并将其进行本征正交分解(POD),解决了冲击波荷载的时空差异性及结构表面压力场分布问题.采用Ritz-POD法对大空间单层钢网壳结构在内爆炸荷载下的动力响应进行了数值模拟计算,分析了结构高度、矢跨比、炸药TNT当量及爆炸点位置等参数对结构动力响应的影响.结果表明:大空间钢网壳结构的最大位移和应力响应随炸药TNT当量的增加成非线性增大,其中应力响应近似成比例增大,而位移响应则急速增加.偏心爆炸冲击波比中心爆炸对大空间钢网壳构件的损害大,对结构的边跨构件最为不利.所得结论对于大空间钢网壳结构的防爆设计有参考价值.     

高墩大跨矮塔斜拉桥结构体系及静力性能研究

为研究高墩大跨矮塔斜拉桥的结构静力性能及其合理结构体系,以一座主跨265 m的高墩大跨矮塔斜拉桥洪溪大桥为工程背景,参照国内外矮塔斜拉桥的设计参数,通过改变主梁高度、边主跨比、塔根无索区长度、跨中和边跨端部无索区长度、桥塔高度、桥塔刚度、桥塔结构形式、斜拉索布置形式和桥墩刚度等结构设计参数,分析各个设计参数对高墩大跨矮塔斜拉桥的主梁内力和位移、塔的内力和位移以及斜拉索索力等结构静力性能的影响,并探讨各自的合理取值范围,为高墩大跨矮塔斜拉桥设计提供参考。     

位于“V”型峡谷桥址的连续刚构桥风冲击模型与抗风设计

风荷载作用效应的精确分析是对＂V＂型峡谷桥址处平衡悬臂工法施工的高墩大跨连续刚构桥的结构安全性的重要保证。以1座最高主墩153 m,跨径组合85 m＋4×160 m＋85 m的连续刚构桥为例,依据其桥址处的风环境确定了上、下部结构的风冲击模型,并在最大悬臂工况下与静风荷载进行对比分析后对桥的抗风构造进行了优化。结果表明：高墩的位移与应力,构造的动风载模型效应比静力风载的大3倍以上;增加的风撑横系梁构造可最大减小墩顶的应力与位移的73.9%;墩顶在最大悬臂阶段出现侧向最大位移11.9 cm,桥墩墩底截面拉应力1.65 MPa,虽未超过容许值,但应考虑采取适当的抗风措施。     

随机桥梁地震可靠度分析的改进最大熵方法

为了对复杂非线性桥梁结构进行随机地震作用下的动力可靠度分析,基于最大熵原理,构建了一种高效的桥梁非线性地震可靠度分析方法。首先阐述了桥梁结构地震可靠度分析与极值分布估计的关系,将桥梁结构的地震可靠度分析转化为对应的极值分布估计;然后建立了复杂桥梁结构非线性地震响应极值分布估计的最大熵方法,针对现有的最大熵分布求解过程受初值影响较大、不容易收敛等问题,提出一种基于似然函数的最大熵分布求解方法,从而实现了桥梁结构地震响应极值分布和地震可靠度的高效求解;最后以一座典型的高墩大跨连续刚构桥为例,通过蒙特卡洛模拟验证所提方法的精度和效率,并将结果与核密度估计和对数正态分布拟合的计算结果进行对比分析。结果表明:基于似然函数的最大熵分布求解方法不仅能够获得全局最优解,而且求解过程不受初值的影响、具有较好的数值稳定性,所提方法能够对随机地震作用下桥梁结构地震响应的极值分布和动力可靠度进行精确估计;核密度估计和对数正态分布无法对小失效概率水平下结构地震响应的极值分布进行估计,建议采用最大熵方法对桥梁结构进行地震可靠度分析。     

基于非线性动态特性的轴承–转子系统振动分析

随着空气静压主轴在超精密加工过程中的广泛应用,对主轴的运动精度的要求不断提高,如何准确预测和提高主轴运动精度是十分必要的。基于空气静压轴承的非线性动态特性,研究空气静压主轴的振动特性和预测模型,探索非线性动态特性分析对主轴回转精度的影响。首先,对空气静压径向轴承的动态特性进行分析,建立气膜动态流动模型,采用扰动法求解模型得到轴承的非线性动刚度与动阻尼系数。将空气静压轴承内的气膜作为弹簧阻尼系统建立轴承–转子系统,并通过动力学分析建立了轴承–转子的动态振动模型。将轴承的非线性动态特性参数引入振动模型,结合MATLAB对模型进行求解,得出了空气静压主轴径向跳动误差曲线、偏转误差曲线和径向总振动误差曲线,并通过FFT数据处理对振动进行频域分析。通过对比分析得到非线性分析对空气静压主轴径向振动误差的影响。最后,搭建了空气静压主轴径向回转误差测量试验台,得到主轴实时回转误差信号,实现轴承–转子系统的振动动力学模型分析的实验验证。从空气静压径向轴承的动态分析可以看出,轴承的动刚度和动阻尼均呈非线性变化,随着偏心率的增加动刚度不断增加,而动阻尼不断减小。从轴承–转子系统的振动分析可以看出：1）非线性分析对主轴偏角振动误差有明显影响,而对径向跳动误差的影响不明显,说明非线性分析主要通过影响主轴的偏角误差从而影响径向总误差。2）定值分析时偏角误差的最大振幅基本稳定,而非线性分析时偏角误差的最大振幅存在一个增加过程并最终趋于稳定,并且非线性分析时最大振幅明显大于定值分析时的振幅。3）在供气开始一段时间内,非线性分析与定值分析下的径向总误差基本一致,但随着时间的增加,非线性分析下的最大振幅大于定值分析下的最大振幅,说明开始供气时非线性分析对径向跳动误差和偏角误差没有造成明显影响,当供气稳定时非线性的动刚度与动阻尼会对主轴转子振动幅度产生明显影响。4）从频域上看,非线性分析最大振幅处的共振频率为964 Hz,定值分析最大振幅处共振频率为986 Hz,非线性分析使最大振幅处的共振频率有所下降。5） 非线性分析和定值分析在频率高于1 500 Hz时,转子的振幅变化都很小,说明频率大于1 500 Hz之后,转子振动比较稳定,此时气膜的振动频率与固有频率不容易发生共振。空气静压主轴回转误差实验的结果表明,基于非线性分析所得的主轴径向回转误差的误差率比定值分析所得主轴径向回转误差的误差率降低了1.43%～6.54%。因此,将空气静压径向轴承内气膜作为弹簧阻尼系统施加于转子之上可以实现轴承–转子系统的耦合振动分析,轴承非线性动态特征参数的引入实现了轴承动态性能对主轴动态振动的影响,通过基于非线性动态特性的轴承–转子系统的振动分析可以更加准确地研究和预测空气静压主轴的径向振动误差。     

混凝土结构徐变效应的仿真分析方法探讨

混凝土的徐变包括低应力水平下的近似线性徐变和高应力水平下的非线性徐变.在低应力水平下,混凝土的徐变与加载应力为近似线性关系,可以应用线性本构模型;在高应力水平下,混凝土的徐变与加载应力表现为明显的非线性关系,线性本构模型不再适用.本文分析探讨了混凝土徐变的非线性本构模型,并以ANSYS有限元软件为开发平台,开发了混凝土结构徐变效应的仿真分析程序,程序仿真模拟了混凝土结构徐变的依时性.文中给出了混凝土重力坝徐变效应分析的仿真分析算例.     

轴压圆钢管混凝土短柱非线性徐变效应分析方法

运用连续介质损伤力学的方法,分析轴压圆钢管混凝土（CFST）短柱在高应力水平下的非线性徐变效应. 提出一种新的均匀约束条件下的混凝土塑性损伤本构模型（DPM-UC）,以便于模拟高应力下的塑性和损伤演化;以DPM-UC为基础,提出一种新的考虑混凝土徐变三维特性的非线性徐变效应分析理论框架,建立相应的数值分析方法,并嵌入到有限元分析软件ABAQUS中. 将不同应力水平下的徐变试验结果与分析结果进行对比,结果显示：当承受较大应力水平时,采用非线性与线性徐变理论的计算结果差异明显,采用非线性徐变理论的预测值与实测值更为接近,验证了所提方法的可靠性与合理性.     

基于非对称模型的碟簧隔震单自由度体系地震响应

基于碟簧竖向隔震（DSVI）支座的非对称受力特征,提出非对称恢复力模型,并利用试验结果对该恢复力模型进行验证;基于该非对称恢复力模型,建立碟簧竖向隔震单自由度（DSVI-SDOF）体系的非线性时程分析程序. 在此基础上,对典型DSVI-SDOF体系进行非线性动力时程分析,研究非对称恢复力模型对其地震响应分析结果的影响. 研究结果表明,非对称恢复力模型能够准确表征DSVI支座的力学行为,从而使得非线性时程分析程序能够较为准确地模拟DSVI-SDOF体系的地震响应. 随着地震动峰值加速度的增加,DSVI-SDOF体系的峰值加速度、峰值地震力的隔震率先增大后减小,当地震动峰值加速度为400 cm/s²时,DSVI-SDOF体系的隔震效果达到最优,峰值加速度和峰值地震力的隔震率均在20%~50%.     

沥青稳定碎石应力依赖模型的柔性路面结构分析

为建立沥青稳定碎石的非线性应力依赖本构模型,并将该模型应用于路面结构力学分析,提高路面结构分析的准确性.采用动三轴试验模拟不同应力状态,测试沥青稳定碎石的回弹模量,建立材料的非线性应力依赖本构模型;采用Abaqus有限元软件中的UMAT子程序编程并定义沥青稳定碎石的本构模型,进行基于沥青稳定碎石非线性应力依赖本构模型的路面结构数值模拟.结果表明:沥青稳定碎石的回弹模量有着较强的应力依赖特性,在研究所涵盖的应力状态下,其模量最大值为最小值的175%.通过有限元路面结构分析可知,与非线性分析相比,传统的弹性分析低估了沥青稳定碎石基层底部拉应变约10%,低估级配碎石顶部最大压应力约5%.沥青稳定碎石的非线性应力依赖特性显著影响路面分析结果,应在路面结构设计时考虑该特性.     

液力忆惯容器装置建模与特性试验

针对液力忆惯容器装置已有数学模型忽略因素过多的问题,考虑油液的惯性、动力学黏度以及装置内部的干摩擦,建立符合工程实际的非线性数学模型. 试制液力忆惯容器装置样机,并进行台架试验. 结果表明,当位移激励的频率较低时,液力忆惯容器装置提供的惯性力、黏滞阻尼力较小,可以近似等效为干摩擦阻尼器;当激励的频率较高时,装置等效为理想忆惯容器、非线性黏滞阻尼器、干摩擦阻尼器三元件并联. 装置的输出合力、惯性力、阻尼力试验值与仿真值最大偏差分别为5.70%、9.15%、5.47%,惯质特性曲线和寄生阻尼特性曲线的试验值与仿真值最大偏差分别为4.23%和8.50%,表明数学模型准确可靠,能够满足工程需要,为液力忆惯容器装置在减振系统中的应用奠定了基础.     

地震作用下输电铁塔非线性动力反应分析

给出了考虑塔架几何非线性和材料非线性的分析方法.采用有限元分析软件ANSYS建立了沈阳地区某输电塔的有限元模型,并对该模型进行了非线性地震反应分析.分析结果表明,输电塔结构考虑导线影响后的动力特性有较大改变,非线性分析结果验证了导线的影响随着档距的增加而增大的结论,但与线性分析结果相比,输电铁塔顶点位移反应有了加大.因而,在输电塔结构抗震设计中,有必要考虑导线影响时的非线性分析.     

灌溉水库最优规划研究

本文根据系统分析理论,提出一种滩溉水库最优规划方法,推荐一个非线性规划模型。该模型以灌区净效益最大为建立目标函数的准则,以水量平衡和防洪要求等为建立约束条件的依据。论文对模型的求解提供了简捷易行的途径,将非线性规划问题转变为容易求解的线性规划,将非凸规划问题的求解归结为用单纯形法进行少数几次的线性规划求解,避免了非凸规划中非可行解的出现。文中还阐述了非线性函数线性化的处理技巧。对水库投资函数的转换,对简化了规划模型,求解时,可以避免因处理非线性泄洪函数而进行的大量迭代计算。论文最后给出了解算数例。     

界面一点切向正应力的数值计算

界面应力元法在均质各向同性材料线弹性力学分析方面的研究已较为成熟，而对于正交各向异性尤其是主轴随应力变化的正交各向异性材料的线性、非线性分析及材料屈服判据的研究尚未见报道．结合界面应力元法界面应力分布的特点，依据静力平衡条件，建立了界面一点的应力状态的近似计算方法，界面一点的应力状态的获知将拓宽界面应力元法在非线性分析领域的应用．数值算例表明，近似计算精度高可以作为非线性分析的应力判据．     

离散单元法在钢筋混凝土构件非线性分析的应用

目的 为了研究钢筋混凝土结构在地震作用下的力学性能，建立了钢筋混凝土杆件的杆段多弹簧模型．方法 将离散单元法应用于钢筋混凝土构件的非线性分析．结果 编制了钢筋混凝土柱的非线性分析程序，对单调与往复水平加载下的钢筋混凝土悬臂柱进行分析研究，计算结果与有限单元法相近．可较好地把握柱的滞回性能．结论 运用本文模型将离散单元法应用于钢筋混凝土构件非线性分析具有交好的精度．是可行的．拓展了离散单元法的应用范围、