基于多尺度模型的树状结构支撑网壳分析研究

基于有限元多尺度建模方法,在软件中使用刚性连接方法连接了微观模型和宏观模型,使用实体单元建立受力复杂的节点,精确模拟了树状结构节点域的边界条件.对比研究简化梁单元模型与多尺度有限元模型的计算结果,结果显示节点刚度对于树状结构的稳定性影响很小,相贯节点内隔板可以有效增加节点刚度.研究表明梁单元不能精确模拟结构中受力复杂区域的受力状态,受力复杂区域采用高阶单元模型的多尺度有限元分析,可在计算精度和计算代价中寻求较好的平衡.     

“扬帆泰达”雕塑钢结构多尺度有限元分析

基于多尺度建模技术,在有限元分析软件中实现了局部细化模型和整体宏观模型的连接,将整体结构中受力复杂的关键节点用高阶单元建立,其余部分结构采用经典梁单元模型;利用ANSYS有限元软件中的多点约束方程连接梁单元与壳单元,对比研究了传统梁单元模型与多尺度有限元模型在自重与风荷载作用下的计算结果,表明梁单元可近似模拟整体结构的力学性能,但不能精确模拟整体结构中受力复杂区域的受力状态,对整体结构的关键构件应基于多尺度建模技术采用高阶单元建立模型;此外,还分别对梁单元模型及多尺度模型进行了模态分析,得到了高阶单元的引入对整体结构刚度的影响特征。研究表明:多尺度建模方法能够有效地应用于复杂结构的整体分析中,可在计算精度和计算代价中寻求较好的平衡点。     

基于多尺度模型的襄阳东津站铸钢节点动力弹塑性分析

针对关键节点的细部分析,采用从整体模型中隔离出节点,将整体模型与节点模型分别独立计算的方法,在节点域施加的边界条件往往与实际情况相差较大。应用多尺度建模技术对东津站屋盖铸钢节点进行动力弹塑性分析。屋盖杆件采用梁单元建模,关键节点采用实体单元进行精细化建模,并通过自由度约束方程对梁单元和实体单元进行多尺度连接,从而准确反映节点域的边界条件。分别采用多尺度建模和隔离体建模进行对比分析:在结构整体地震动响应方面,两者的计算结果基本一致,多尺度建模仅对节点域相邻区域的杆件有一定影响;在节点域的计算分析方面,采用隔离体的节点分析结果偏于保守。研究表明,多尺度建模技术精确描述节点边界条件,是分析复杂结构关键节点的一种有效手段。     

古建筑木结构多尺度建模方法及抗震性能分析

在保证计算精度前提下,为降低抗震性能计算的有限元分析费用,采用通用有限元软件ANSYS建立了古代木结构非线性有限元模型。深入探讨了利用多尺度建模方法解决古代木结构抗震计算问题。为实现宏观结构模型和局部微观模型界面的变形协调,采用了多点约束法,将榫卯节点域作为关键区域用实体单元进行精细尺度建模,对梁柱构件非关键区域则采用梁单元进行建模。基于木框架和直榫节点拟静力试验数据,对比了多尺度模型和实体单元模型在破坏模态和滞回曲线的异同点,验证了该界面连接方法的有效性。基于多尺度建模方法,选取某在役期内的古代木结构边跨框架进行弹塑性动力时程分析,并比较了实体单元模型和多尺度模型的地震响应及计算效率。结果表明:多尺度有限元模型能很好地模拟古代木结构的边界条件以及整体结构的动力响应,同时还可大幅提高计算效率,能够在计算精度和计算效率之间寻找到一个平衡点,为古代木结构抗震分析提供有力的技术支持。     

某高层复杂结构常规单元模型与多尺度模型弹塑性时程对比分析

某钢管混凝土叠合柱-钢筋混凝土核心筒结构位于7度抗震设防区域,钢管混凝土叠合柱与钢筋混凝土框架梁采用环梁节点连接,地上结构43层,高度为198.9 m。为研究该超限复杂结构的抗震性能,并探究多尺模型的建模方法,首先采用数值模拟软件ABAQUS建立结构常规单元模型,之后针对钢管混凝土叠合柱环梁节点建立精细单元模型,将其植入到整体结构模型中完成多尺度模型建模。对两种模型进行7度罕遇地震作用下弹塑性时程分析,结果表明采用多尺度模型可同时获得整体结构在动力作用下的响应以及环梁节点在地震下的细观损伤,证明了多尺度模型建模方法的正确性,也为实际工程应用多尺度模拟技术提供了借鉴。     

某大跨度悬挑钢连廊卸载多尺度有限元模拟及分析

采用MIDAS/GEN软件分别建立了多尺度有限元模型和简化有限元模型对某大跨度悬挑钢连廊施工卸载后的受力状态进行有限元分析。在结构牛腿节点采用精细化模型,其余构件采用梁单元的多尺度有限元模型与全部采用梁单元的简化模型的模拟结果进行对比分析,可以发现:二者在结构整体受力和变形方面可保持基本一致,但简化模型无法体现牛腿节点处的复杂受力状态;而多尺度模型则可明显观测到牛腿节点处各板件的局部应力,并能够体现牛腿钢梁处受到的扭转效应,对分析牛腿节点安全具有重要意义。同时,应力实际监测结果与多尺度模拟结果也更为接近,进一步证明了所采用的多尺度有限元分析方法准确、可靠,从而为保障施工卸载安全提供更加有力的技术支撑。     

基于多尺度计算异形节点钢框架结构抗震性能研究

本文利用多尺度计算的方法对使用外环板式不等高节点的钢框架抗震性能进行了研究,使用MARC有限元软件中的多点约束法连接宏观单元与微观单元,同时根据一系列杆件模型算例验证了有限元模型的可靠性。通过对同一个钢框架分别使用多尺度单元和梁单元进行模态分析和动力时程计算,验证了多尺度模型可以准确地模拟结构的地震响应。提出了一种改进型的不等高异形节点,并对5种不同节点参数下的钢框架进行了动力时程分析,结果表明,外环板能够显著改善节点区域的应力状态,新型异形节点可以使节点域的受力更加均匀。     

一种基于局部多尺度模型的节点有限元计算方法

对结构中节点的有限元微观细部分析,通常从宏观模型中隔离出节点,在ABAQUS、ANSYS等大型有限元软件中进行计算。由于这种计算方法的边界条件与实际情况差别较大,造成计算结果与实际情况差别较大。通过一种基于局部多尺度模型的节点有限元计算方法,可以精确地模拟节点的边界条件,与整体模型相比,多尺度模型占用的计算资源更少、建模工作量更小,可大大提高节点计算结果的精度。     

结构多尺度有限元模型分析及应用

针对宏观单元及微观单元的优缺点,研究了多尺度模型计算的特性。基于变形协调条件,利用ANSYS软件建立了不同尺度单元间的耦合约束方程,并采用梁单元,多尺度模型,以及实体单元分别建立一管柱模型,验证了该方法的可行性。最后分别采用梁单元及多尺度单元建立一3层RC框架结构模型,采用静力推覆分析研究了两个模型的整体受力及变形情况,并对底层柱的应力分布进行了研究,发现多尺度模型在界面耦合处应力过度自然,应力分布与梁单元模型吻合较好。为今后结构分析计算提供了一种简单有效的手段。     

基于ANSYS的钢筋混凝土框架结构整体式建模分析

基于大型有限元软件ANSYS,对钢筋混凝土框架结构进行分析,采用了整体建模法,建立三维实体有限元框架模型,其中混凝土材料Solid65单元,钢筋分布于混凝土单元中,计算结果表明:整体式建模能更好地反应结构细部的受力性能,且能较为合适的实现混凝土开裂的模拟.     

500kV/220kV四回路复合横担塔多尺度有限元分析

多尺度计算理论在结构计算中保证了计算精度,提高计算效率同时降低了计算代价,目前在众多工程问题和学科领域得到广泛应用。本文为了分析局部节点和整塔的实际受力特点,采用多尺度计算理论,在ANSYS有限元分析软件中通过约束方程将局部模型和宏观模型进行连接,建立有限元多尺度计算模型,并对多尺度模型进行了四种典型工况的计算,将多尺度模型和梁杆模型在同一工况下构件和局部节点的计算结果对比分析。研究结果表明,运用多尺度建模方法能够高效准确地分析输电铁塔的整体和局部节点的受力特性,进一步表明该方法可在结构工程领域推广应用。     

基于多尺度结构整体模型的钢管混凝土节点抗震性能分析北大核心

提出了一套快速有效的多尺度计算操作流程,并采用通用有限元软件ABAQUS通过有限元精细化模型与宏观模型之间的界面连接方法分析研究,对一个复杂高层建筑结构植入钢管混凝土精细化节点模型进行弹塑性动力时程分析,多尺度模型和宏观模型计算结果的对比分析表明,多尺度节点对相邻结点位移的影响较小,对相邻杆件内力存在一定影响。多尺度计算能够在并不显著增加计算时间的情况下更为详细地反映复杂受力构件在整体结构中的抗震工作机理。     

基于多尺度结构整体模型的钢管混凝土节点抗震性能分析

提出了一套快速有效的多尺度计算操作流程,并采用通用有限元软件ABAQUS通过有限元精细化模型与宏观模型之间的界面连接方法分析研究,对一个复杂高层建筑结构植入钢管混凝土精细化节点模型进行弹塑性动力时程分析,多尺度模型和宏观模型计算结果的对比分析表明,多尺度节点对相邻结点位移的影响较小,对相邻杆件内力存在一定影响。多尺度计算能够在并不显著增加计算时间的情况下更为详细地反映复杂受力构件在整体结构中的抗震工作机理。     

基于多尺度模型的钢节点抗震性能分析

采用通用有限元软件ABAQUS通过有限元微观模型与宏观模型之间的界面连接方法分析研究,在验证不同尺度模型间的变形协调连接方法的可行性基础上,对一个复杂高层建筑结构植入钢节点微观模型进行弹塑性动力时程分析,多尺度模型和宏观模型计算结果的对比分析表明,多尺度节点对相邻节点位移的影响较小,对相邻杆件内力存在一定影响。多尺度计算能够在并不显著增加计算时间的情况下,更为详细地反映复杂受力构件在整体结构中的抗震工作机理。     

多尺度螺栓间隙下混压窄基角钢塔结构节点强度分析

以某一新型110 kV混压窄基角钢塔为对象,研究了螺栓连接间隙对输电塔力学性能的影响。通过考虑输电塔结构杆件之间螺栓连接细节,分别建立整体结构刚架力学模型和节点结构三维实体单元模型。然后将刚架模型与节点三维实体模型进行耦合连接,建立了角钢塔整体结构和节点局部结构的多尺度有限元分析模型。采用有限元法,对多尺度结构模型和纯刚架结构模型进行了力学分析,通过对两个结构模型计算结果的对比分析,并将有限元计算结果与足尺模型试验结果进行比较,验证了多尺度结构模型的合理性。在多尺度模型的基础上,通过改变边坡节点部位螺栓连接间隙,研究了不同螺栓间隙下节点结构的变形和应力强度。     

单层空间网格结构抗连续倒塌的多尺度有限元模型分析

采用多尺度有限元模型对单层空间网格结构进行抗连续倒塌分析，综合了不同类型单元在有限元分析中的优点，有利于提高计算精度，合理确定不同类型单元之间的连接是确保其计算精度的关键。以两个单层空间网格结构的典型子结构拟静力试验结果作为校验，探讨了多尺度有限元模型在空间网格结构抗连续倒塌分析中的应用，提出了基于位移一致原则的不同尺度单元之间连接关系建立方法。以此为基础，完成了Kiewitt与Geodesic单层球面网壳的抗连续倒塌分析。研究结果表明：采用所提出的位移一致原则，连接界面与微观响应区域保持适当距离，可以得到结构计算的最优近似解；多尺度有限元模型在节约计算资源的基础上能够得到正确、合理的计算结果，采用刚性节点假定能够进一步减少模型的单元数量；多尺度有限元模型分析能够更为细致地显示局部应力分布，寻求网格结构失效的起始位置。此外，由多尺度有限元模型所建立的空心球节点，能较好地模拟结构的实际受力工况。     

地下通道出入口梁墙连接计算分析

利用有限元软件计算地下通道出入口节点,对于混凝土墙平面内连接框架梁分析模拟时,梁内力受单元形式与单元划分影响较大。进一步研究梁墙连接处受力变化原理,探讨有限元软件对梁墙连接模拟的处理措施。对结构采取不同形式的有限元分析模拟,通过结果比对得到合理的梁墙连接模拟方法,提出利用有限元软件计算地下联络道的注意事项与处理建议。     

钢筋混凝土结构多尺度建模与数值分析

采用通用有限元软件ABAQUS实现了精细单元与粗糙单元之间的界面耦合及变形协调,并通过算例验证了结构多尺度有限元分析方法的有效性和精确性。基于多尺度方法,结合纤维模型子程序与混凝土塑性损伤模型,对钢筋混凝土框架结构进行多尺度建模,并进行了弹塑性时程分析及局部构件损伤分析。结果表明:对于大型结构或复杂结构来说,多尺度计算可较好地模拟局部构件的复杂边界条件,为大型工程结构进行多尺度计算提供参考。     

GFRP-混凝土组合桥面的多尺度分析模型研究

文章提出了一种新型GFRP-混凝土组合桥面,它由双层GFRP板和现浇混凝土组成.为了分析桥面板的力学性能,建立了考虑T形肋局部构造的多尺度有限元分析模型.利用约束方程,将实体单元与壳单元进行了节点自由度耦合连接.同时,建立了组合桥面的实体单元和壳单元有限元分析模型,并与多尺度有限元分析模型比较了应力和跨中挠度.分析结果表明,多尺度有限元分析模型能有效地模拟组合桥面的受力特性,准确反映GFRP板与混凝土交结点处的局部应力,减少了单元数量,显著地节省了计算时间.     

锈蚀钢筋混凝土梁受弯性能有限元分析

在考虑锈蚀引起的钢筋横截面损失和粘结强度下降的前提下,建立锈蚀钢筋混凝土梁的有限元分析模型。钢筋单元采用三维杆单元,混凝土单元采用8节点实体单元,钢筋与混凝土之间的粘结单元采用非线性弹簧单元。利用大型有限元ANSYS分析软件,对锈蚀梁的受力性能进行模拟分析,模拟结果与试验方法结果吻合,说明采用非线性有限元方法分析锈蚀梁受力性能正确有效。