空间轴对称问题有限元程序解法

对空间轴对称问题的求解进行了探讨，采用三角形环单元，编制具体程序进行空间轴对称问题有限元求解，通过具体算例验证了程序计算的准确性。     

三维轴对称功能梯度材料瞬态热传导问题的自然单元法

为了更有效地求解三维轴对称功能梯度材料瞬态热传导问题,对无网格自然单元法应用于此类问题进行了研究,并发展了相应的计算方法。基于几何形状和边界条件的轴对称性,三维的轴对称问题可降为二维平面问题。为了简化本质边界条件的施加,轴对称面上的温度场采用自然邻近插值进行离散。功能梯度材料特性的变化由高斯点的材料参数进行模拟。时间域上,采用传统的两点差分法进行离散求解,进而得到瞬态温度场的响应。数值算例结果表明,提出的方法是行之有效的,理论及方法不仅拓展了自然单元法的应用范围,而且对三维轴对称瞬态热传导分析具有普遍意义。     

基于轴对称问题水塔的有限元数值模拟

为精确求解水塔应力及变形,介绍了用三角形截面的环形单元计算此类空间轴对称问题的有限元解法,用FORTRAN语言编制了有限元程序,通过程序计算结果与理论值的比较验证了该程序计算空间轴对称问题的精确性。并结合实例进行了说明。     

有限单元法在解三维轴对称静电场中的应用

用有限单元法求解三维轴对称静电场问题来确定系统的电场分布是具有一定的普遍意义的。文中介绍了有限单元法的基本思想和运算步骤,边界条件和介质的处理,以及对110千伏油纸电容式变压器套管尾部电场的计算实例。     

无界域动力响应问题的有限单元法

在线弹性理论和动力问题有限单元法基本理论的基础上，完成了Ｎｅｗｍａｒｋ法和位移三点递推法求解线弹性无界域动力响应问题的８节点等参数单元微机计算程序，建立了平面问题和轴对称问题的统一求解格式，建立起了简化的无界元刚度，质量矩阵计算模式，并出了新的适应于矩形无界元的“惯性力刚度矩阵”。     

轴对称结构在复杂荷载下的应力位移分析

采用半解析法，研究了轴对称结构在复杂荷载下的应力位移计算问题；推导了刚度矩阵；编制了计算机程序．采用半解析法求解实际问题，比直接用三维有限元更加简便易行     

桩-土间无厚度轴对称滑动面单刚矩阵的一种闭合解

在轴向荷载作用下，采用无厚度滑动面单元模拟桩-土之间相对滑动，方法简单、直接、概念清楚。针对桩-土相互作用的轴对称问题，从刚度矩阵的基本概念出发，对有厚度接触面进行简化，并沿桩周长积分，获得了适合于模拟桩-土之间相对滑动的无厚度滑动面单刚矩阵的一种精确闭合解，为其进一步应用提供了可靠的理论依据。分析表明，所获得的无厚度轴对称滑动面单刚矩阵的解，属于一种精确闭合解，且能更好地模拟桩-土圆筒形接触面的实际情况，这种精确闭合解便于在有限单元法中应用：平面滑动单元属于轴对称滑动单元的一种特殊形式，并且可由轴对称滑动单元统一表示，从而，很好地减少桩-土相互作用研究中数值模拟的单元类型，这对于节减剖分计算域与准备数据的工作量、缩短机时、提高计算效益等无疑具有重要意义。     

解析层元法求解层状横观各向同性地基轴对称问题

提出了一个求解横观各向同性层状地基轴对称问题的解析层元方法。从弹性力学基本方程出发并利用 Hankel 变换,得到横观各向同性单层地基的传递矩阵解,进而推导出单层地基的解析层元刚度矩阵。利用有限元方法组装总体刚度矩阵,通过求解总体刚度矩阵,并采用 Hankel 逆变换的数值积分方法,可求出层状横观各向同性弹性体轴对称问题在物理域内的精确解。刚度矩阵元素中不存在正指数并具有对称的特点,不仅使计算过程简化,还提高了计算精度。最后文中给出了算例来证明推导结果的准确性。     

地下衬砌的变几何应力分析

根据地下衬砌边砌筑边受载的特点,针对空间轴对称的衬砌结构和荷载的情形,给出了变几何应力的解析解。文中讨论了采用Ｆｏｕｒｉｅｒ级数和Ｆｏｕｒｉｅｒ－Ｂｅｓｓｅｌ级数展开的方法求解在任意轴对称荷载作用下有限长空心圆柱问题的过程和步骤。最后,将地下衬砌的变几何与不变几何的应力分析结果作了比较。     

弹塑性围岩砂浆锚杆支护问题的估算法

本文从现场量测资料出发,拟定锚杆应变深度曲线的数学模型,据此求解锚杆的应力与位移。将锚杆对围岩的反力简化为轴对称径向体积力,根据莫尔-库仑屈服条件求解锚固区径向应力。将锚固区视为承载结构,按照传统支护的围岩变形公式确定锚杆支护的围岩变形。以轴对称解为基础,考虑围岩的周向非均匀变形,从锚杆与其轴线处围岩的应力应变关系入手,建立锚杆与围岩的变形协调条件,提出了求解砂浆锚杆支护问题的基本方程。     

A comparative study for the performance of encased granular columns

This paper describes a three-dimensional (3D) numerical analysis of a test embankment on geotextile-encased columns (GECs), in comparison with two-dimensional (2D) axisymmetric and plane strain analyses. The 3D numerical analysis was performed considering a rectangular strip under the embankment centerline. The 2D analysis was also carried out using axisymmetric unit cell and plane strain approaches. Numerical results indicated that the adopted 3D strip model represented well the measured deformations and pore pressure evolution during embankment construction and post-contraction periods. Unlike the unit cell model, both plane strain and 3D analyses could properly determine the settlement profile along the embankment base as well as the profile of the horizontal soil deformation beneath the embankment toes. The plane strain analysis, however, was not able to compute the geotextile ring force which might be simply calculated using the axisymmetric unit cell approach. The paper also showed that, due to horizontal boundary fixities applied to the embankment borders, the unit cell model clearly underestimated the tension developed in the basal geogrid.     

轴心受压钢管混凝土柱局部屈曲理论分析

在核心混凝土为刚性基底假设基础上,利用薄壁圆管壳小挠度屈曲理论及满足边界条件的屈曲位移函数推导了在核心混凝土支承作用下圆钢管轴对称及非轴对称局部屈曲系数计算式;同时在考虑几何非线性及核心混凝土为刚性基底假设基础上,利用薄壁圆管壳大挠度变形理论推导了核心混凝土支承作用下圆钢管轴对称变形及非轴对称变形的荷载-挠度曲线关系,证明了在核心混凝土支承作用下圆钢管没有空钢管所具有的后屈曲荷载,说明由于核心混凝土的存在,圆钢管对初始缺陷不再敏感,指出了现有规程在验算圆钢管混凝土局部屈曲时沿用空钢管屈曲理论的计算方法的不合理性。     

火源位置的不同对自然排烟的影响

在双区模型的基础上,给出墙边羽流和轴对称羽流的排烟稳态方程,最终求得烟气层密度以及高度。通过FDS模拟,得出不同工况下的排烟效果,验证了理论计算结果。得出结论认为,同种火源条件下,墙边羽流模型由于烟气产生速率小于轴对称羽流模型,烟气层密度较大,高度较高。     

Undrained stability of a spherical cavity in cohesive soils using finite element limit analysis

A parametric study of undrained stability of a spherical cavity in clays is investigated by finite element limit analysis with an axisymmetric condition.Influences of cover depth ratio of cavity and dimensionless overburden factor on predicted failure mechanisms and dimensionless load factor are examined.It is found that a previously recommended and up-to-date lower bound solution to the problem was significantly inaccurate for practice use.Thus,an accurate approximate solution to the problem is proposed from nonlinear regression analysis of the computed average bound solutions.New cavity stability factors for the soil cohesion and soil unit weight are proposed.New findings are revealed for the threedimensional effect of the cavity shape on these factors between the axisymmetric and plane strain conditions,and their applications to the undrained stability evaluation of cavity problems in practice are described.     

基于竖向加载法的隧道衬砌受力分析

应用有限元分析手段,采用地层结构法和工程类比法的方法,参照某隧道工程实例,研究了不同初始地应力对隧道衬砌受力的影响,指出在高地应力地区,应用地层结构法加载初始地应力可以较为准确地模拟在相同地应力条件下衬砌的受力情况。     

双向通风窗三层玻璃系统传热系数计算方法

双向通风窗具有特殊的三层玻璃系统,在不通风工况下,玻璃间隙空气层的传热方式包括对流传热。提出了三层玻璃系统传热系数的计算方法,通过实验测量了玻璃间隙空气层厚度为20mm时三层玻璃系统的传热系数,计算结果与实测结果误差很小,计算方法准确性较高。计算了玻璃间隙空气层厚度对传热系数的影响,得到间隙空气层厚度为40mm时,传热系数最小,双向通风窗在不通风工况下绝热性能最好。     

洞室衬砌与围岩相互作用机理研究

洞室开挖后围岩应力重新分布,引起围岩持续变形。修正的芬纳公式给出了无限大均匀体中轴对称圆形洞室塑性区大小的理论计算方法,该公式在地下洞室计算中得到了广泛的应用。根据修正的芬纳公式,按主应力大小不同分成两种况,分别推导出洞室周边弹塑性位移公式,分析了衬砌与围岩相互作用的机理,得出了围岩与衬砌相互作用规律,并提出了洞室支护的一些措施,为洞室衬砌设计提供指导。     

基于双剪屈服准则钢筋混凝土轴对称圆球壳有矩理论的极限分析

基于双剪屈服准则,导出了钢筋混凝土轴对称圆球壳的有矩理论的屈服条件,并应用塑性理论,对钢筋混凝土圆球壳进行了极限分析,并用机动法求出壳体在竖向均布荷载下的极限载荷。计算结果与根据塑性屈服线理论计算的结果相符,可供工程技术部门参考。     

ANSYS中Beam189单元的局限性初探

以T形截面钢压杆为对象,分别选用ANSYS中的Beam189单元和Shell63单元(壳单元)建立有限元模型进行特征值屈曲分析,将二者的计算结果与传统理论中的解析方法的计算结果进行对比后指出:Beam189单元不能考虑薄壁构件因截面的不对称性引起的Wagner效应,建议不要选用它建立模型对薄壁截面构件进行非线性分析。