形状记忆合金橡胶层状力学模型研究

形状记忆合金橡胶是一种具有复杂多孔结构的隔振和减振阻尼材料,根据其微观结构进行层状分解,结合试块压缩刚度非线性特征得到其力学本构模型。通过引入微曲梁接触对单元,建立模型物理量与材料细观及工艺参数之间的关系,得到形状记忆合金橡胶基本单元的接触刚度;由试件非线性刚度分析得到加载、卸载过程中材料内部微曲梁接触点数量的变化,进而建立形状记忆合金橡胶层状压缩本构模型。结果表明：该模型可以考虑形状记忆合金橡胶的材料参数、加工工艺参数以及加、卸载过程中静摩擦力和滑动摩擦力的影响,更接近形状记忆合金橡胶内部微弹簧线匝的受力状态;参数分析结果表明,形状记忆合金橡胶的弹性模量随着名义密度、形状记忆合金丝直径和摩擦系数的增大而提高。     

基于ABAQUS纤维梁单元的钢筋混凝土柱受力破坏全过程数值模拟

合理、准确地模拟钢筋混凝土梁柱构件的非线性及断裂破坏行为,对于进行钢筋混凝土框架结构在强震作用下的倒塌破坏机制研究具有重要的意义。基于有限元软件ABAQUS的显式求解模块Explicit,研究了钢筋混凝土梁柱构件纤维梁单元的构型及其单元消除技术,构建了包含材料破坏准则的钢筋、混凝土单轴本构关系,并利用用户材料接口VUMAT编制了相应的计算子程序。为验证上述方法的合理性和正确性,本文对轴压与侧向往复加载下钢筋混凝土柱构件的受力破坏全过程进行了数值模拟。计算结果表明:采用单元消除(杀死)可以简单、有效地实现有限单元法对于梁柱构件断裂破坏过程的模拟;基于纤维梁单元构建的材料单轴本构关系和破坏准则能够准确、细致地描述钢筋混凝土柱在荷载作用下的非线性性能发展、构件截面的渐进破坏过程以及残余构件的运动状态;对于非线性性态发展较为强烈的结构构件,考虑材料失效的模拟分析结果更为合理、可信。该方法可用于钢筋混凝土框架结构在强震下倒塌全过程的模拟分析。     

空间钢框架几何非线性分析的新梁-柱单元

基于更新拉格朗日构形的增量虚位移原理,在其势能项中引入了全部六个应力分量,考虑了结构变形过程中由于力矩空间转动引起的连带弯矩影响及弓形效应,采用可计入单元剪切变形影响的三次多项式插值函数,详细推导了考虑剪切变形及力矩转动属性的空间钢框架梁-柱单元几何非线性切线刚度矩阵．利用框架节点的平衡条件对单元刚度矩阵进行简化,得到了结构整体的几何刚度矩阵．并通过算例证明了本方法的精确度和有效性．     

结构矩阵位移法在杆件结构分析中的应用

结构矩阵位移法实质上是将杆件结构离散化分成有限个单元,写出杆端单元的位移列阵、力列阵和刚度矩阵,建立刚度方程并用直接刚度法引入支承条件进行求解,编制有限分析计算程序,最后给出工程计算实例。     

动力分析的块体单元法(英文)

介绍了阶谱块体单元法的基本理论和应用,提出了动力分析的块体单元法表述公式。首先,简要回顾了块体单元法的发展历程,阐释了"覆盖"的新概念,介绍了块体单元法的静力平衡方程组,应用p型有限元法的形函数,将块体的位移场表达成为所谓的广义自由度的函数.然后,给出了广义质量矩阵、广义刚度矩阵和广义阻尼矩阵的具体表达式,通过它们将分布于块体内部的与时间有关的广义弹簧力、广义惯性力和广义阻尼力分别转移到覆盖单元的结点上.随后,基于虚功原理、变形协调条件和本构关系,推导了块体动力系统的控制方程组.最后,研究了一个简单算例,将计算结果和解析解进行了对比,对比结果说明了所提出方法的正确性和有效性.     

盾构管片接头接触面缺陷模型分析

为合理确定盾构管片接头节理单元（goodman单元）法向刚度,首先采用经典弹性接触理论与试验结果进行了对比,在经典弹性接触理论的接触面光滑、弹性假设与试验数据发生背离的背景下,提出了“接触面缺陷”假设,认为计算模型中的节理单元实质上是用来描述物理模型中的因“接触面缺陷”引起的初始非线性位移,而节理单元法向刚度实质上是轴力与接触面初始非线性位移关系的割线刚度。并以此为基础,提出节理单元法向刚度的确定方法以及相应的验证方法。与试验数据的比较和验证表明,以本方法确定的参数进行的反分析结果与实测的管片轴向位移以及弯矩-转角曲线非常吻合,本方法可得到试验数据的有力支持,是可行的。     

空间索单元的刚度矩阵和内力

空间索单元是在进行预应力空间网格结构分析、计算过程中出现的一种新的单元形式，本文推导了空间索单元的刚度矩阵和单元内力的求解公式，可以将其用于预应力空间网格结构的分析、计算中。     

空间梁单元切线刚度矩阵的精确分析方法

为有效进行空间刚架结构后屈曲分析,提出一种新的空间梁单元切线刚度矩阵的精确分析方法。首先用直接法建立梁单元杆端力与杆端位移的增量关系式,然后根据矩阵微分理论求出单元杆端力关于杆端位移的导数,在求导结果表达式中令杆端位移增量为0,即可得到梁单元切线刚度矩阵。对六层和二十层空间刚架结构进行了后屈曲分析。结果表明:所得的空间梁单元切线刚度矩阵具有足够精度,可有效用于大型空间刚架结构的后屈曲分析。     

任意转折角多边形水平折梁的计算

直接采用交叉梁系的单元模型、单元刚度矩阵及坐标转换矩阵计算任意转折角多边形水平折梁结构。该方法用于求解任意转折角多边形水平折梁结构 ,其求解程序只需对现有的平面刚架程序稍加改造即可 ,且适应任何荷载情况 ,为工程设计提供实用的方法。     

张拉膜结构力密度法找形分析中索边界的处理

本论述了力密度法找形分析原理并引入“T单元”的概念处理边界,建立了平衡方程组,完善了力密度法,为膜结构设计提供有效的方法。     

基于拟力法的纤维梁有限元非线性分析方法

以拟力法中的弹塑性分解思路和纤维梁理论为基础,将梁单元的截面变形分解为弹性变形和塑性变形,并引入塑性自由度,在材料层面建立了基于拟力法的纤维梁有限元非线性分析方法。该方法可以保持结构整体刚度矩阵不变,其非线性状态通过局部塑性矩阵加以体现,在迭代计算时避免了结构整体刚度矩阵的实时更新与分解,且塑性矩阵相比于结构整体刚度矩阵规模小,提高了计算效率。通过数值算例,将文中方法与采用有限元软件ABAQUS的分析结果进行对比,两者吻合较好,证明了该方法的有效性。     

型钢水泥土组合梁抗弯模型试验的有限元分析

为研究型钢水泥土组合结构的抗弯性能，针对天津市地铁车站一些出入口的型钢-水泥土组合挡土墙做法，建立了同一截面存在不同水灰比相应具有不同强度水泥土的型钢-水泥土组合梁模型，进行了有限元分析计算，并与全截面同一水灰比的型钢-水泥土组合梁模型进行了对比，研究了水泥土强度、型钢-水泥土接触面特性、组合梁高度等对型钢-水泥土组合梁刚度的影响。     

薄壁梁的单元刚度矩阵及其应用

按文[1]述截面正投影绕定轴转动的概念,直接导出薄壁梁的单元刚度矩阵,并利用直接刚度法求解弯心不共线的连续梁。算例表明,它和用柔度矩阵按力法求解的结果是相同的,但计算过程更简单。     

钢筋混凝土深梁滞回性能有限元分析

钢筋混凝土剪力墙是高层建筑结构中的关键构件,但从框架到框架内填剪力墙,刚度增幅是突变性质的。本文提出的钢筋混凝土深梁可以满足框架结构和框架剪力墙的两个极端刚度值之间的抗侧移刚度要求,可以宽范围地调幅框架结构的抗侧移刚度,采用不同钢材强度、混凝土强度和配筋率,可以获得不同的承载力、延性和耗能能力。利用有限元软件ANSYS分析了截面高宽比对深梁滞回性能的影响,得出了适用的抗震耗能钢筋混凝土深梁构件的参数范围,研究成果可以广泛应用于新建建筑、结构改造、加固与修复。     

钢框架梁翼缘削弱型节点单元刚度矩阵及内力分析

梁柱连接采用翼缘削弱型节点(RBS)可促使节点塑性铰外移,提高结构延性,达到节点抗震设计目的.采用能量法推导出梁翼缘削弱型节点的单元刚度矩阵和转角位移方程,通过实例进行内力分析.研究结果表明:RBS节点导致梁的抗弯刚度、刚架的抗侧刚度降低,使梁的固端弯矩减小,跨中弯矩增加,反弯点位置前移;梁单元刚度矩阵中各元素较普通节...     

基于精细梁模型的向量式有限元分析

精细梁不同于Euler梁和Timoshenko梁,该模型在考虑剪切变形的同时还考虑了横向弯曲时截面转动产生的附加轴向位移及横向剪切变形影响截面抗弯刚度后产生的附加横向位移。推导了适用于向量式有限元分析的精细梁单元应变和内力表达式,采用FORTRAN自编了向量式有限元程序。对悬臂梁、两端固支梁和门式框架进行了算例分析,对比了采用不同梁单元模型下结构的竖向位移。结果表明:当高跨比较小时,3种梁单元的竖向位移相差不大;当高跨比较大时,精细梁单元的竖向位移较Euler梁和Timoshenko梁明显增大,表明剪切变形及刚度折减引起的附加轴向位移、附加横向位移不能忽略。精细梁单元模型对高跨比较大的梁进行分析可望得到更精确的结果。     

初始扭转欧拉梁有限元力学模型研究

基于传统欧拉直梁力学模型,对初始扭转欧拉梁有限元模型进行系统的分析与研究。采用2节点12个自由度模型,单元轴向位移插值函数采用2节点拉格朗日插值函数,梁截面横向弯曲位移u,v仍采用三次式位移模式。绕梁轴扭转角位移函数φz同轴向位移函数一样采用2节点拉格朗日插值函数。首先基于作者先前文献中初始扭转梁的弯曲正应变关系,导出初始扭转欧拉梁单元刚度矩阵。最后,通过矩形截面初始扭转悬臂梁算例,并与ANSYS三维实体有限元分析结果进行对比分析,表明建立的初始扭转欧拉梁单元刚度矩阵具有良好的精度。     

ANSYS分析张弦木梁的变形性能

对木梁进行张弦,是解决大跨木梁挠度过大的一个有效方法,它比同截面的普通木梁的刚度有了较大的提高。本文用1∶2比例的模型试验,在对张弦木梁变形性能试验及理论分析的基础上,用有限元法对其变形及影响因素进行分析,从而验证了试验及理论分析结果。     

Effect of shear force on the initial stiffness of top and seat angle connections with double web angles

This study focused on the moment-rotation behavior of bolted top and seat angles with double web angle connections, especially the initial stiffness of this type of connection under the combination of shear force and moment. Several 3D parametric finite element models are presented in this regard, with the geometrical and mechanical properties of connections are as parameters. In the models, all the connection components such as beam, column, angles and bolts are modeled using eight node brick elements. The effects of all component interactions, such as slippage of bolts and frictional forces, are modeled using a surface contact algorithm, and to evaluate the connection behavior more precisely, bolt pre-tensioning is applied on the bolts shanks as the first load case. The results of numerical modeling are compared with test results of experiments that have been done by researchers, and show good agreement with them. To evaluate the effect of shear force on the behavior of such connections, several models were analyzed under different magnitudes of shear force, and the results of the analyses showed that the shear force has a reducing effect on the initial stiffness of bolted angle connections. Therefore, an equation is proposed to determine the reduction factor of a connection’s initial stiffness in terms of the connection’s initial stiffness and yield moment in the case of no shear force, and any expected shear force that might be applied.     

底框结构中连续托梁的结构设计探讨

以底框结构的实际工程为例,采用有限元方法分析了不同尺寸的连续托梁对托梁所传递剪力占总竖向荷载百分比的影响规律,拱效应形成高度的变化规律.对模拟分析法与本地区习用的计算方法进行了比较,结果表明:模拟分析法更贴近底框结构的实际受力状况,且能准确地计算出其应力分布.应从结构受力和经济的角度来确定连续托梁的尺寸、配筋.