两铰弹性圆拱的静力稳定性分析

本文通过变分原理建立圆拱的平衡方程。用有限差分法求解非线性微分方程组。在考虑有限变形和几何初始缺陷的情况下分析了两铰弹性圆拱在垂直于拱轴均布荷载作用下的静力稳定性,用双参数确定了Timoshenko公式以及扁拱理论的适用范围;提出了计算扁圆拱静力稳定临界值的公式;讨论了静力失稳模态;分析了初始缺陷对静力稳定临界值的影响;并发现当γ<0.7时扁圆拱不发生失稳。     

集中荷载作用下FRP圆弧拱的面内非线性弹性失稳研究

本文开展了集中荷载作用下FRP圆弧拱的面内弹性失稳理论研究,基于能量变分原理建立了拱的非线性平衡方程,提出了FRP拱修正长细比计算公式,推导了拱失稳临界荷载解析解.通过有限元数值解验证了理论公式的正确性,着重分析了铺层角度、铺层厚度及矢跨比等设计参数对FRP拱失稳临界荷载的影响.研究结果表明,铺层方向显著影响拱的失稳临界荷载;对于单种角度铺层的截面,保证铺层总厚度不变条件下,仅增加铺层数量并不会引起失稳临界荷载量值的变化;拱矢跨比在1/10～1/3范围内变化时,失稳临界荷载随着矢跨比的增大而增大,且随着矢跨比的增加,增长速率逐渐下降.     

松散层拱结构及其对采动覆岩稳定性的影响

结合我国华东和华北矿区广泛分布的厚松散层地质条件,在松散层拱承载结构力学模型的基础上,建立了松散层拱条件下关键块稳定性力学模型,揭示了松散层拱对采动覆岩稳定性的影响规律,得到了松散层拱下关键块回转变形失稳和滑落失稳的力学判据,在此基础上建立了支架-围岩力学模型,得到了适用于松散层拱条件下的工作面支架工作阻力的计算公式.结果表明:由于松散层拱的载荷传递作用,关键块只承受松散层拱以下垮落的松散层和基岩的载荷,与传统的将松散层按均布载荷计算相比,松散层拱条件下关键块的水平推力增大、最大剪切力减小,关键块能够保持稳定而不发生回转变形失稳和滑落失稳.研究结果得到了祁东煤矿7130工作面实测数据的验证.     

无铰抛物线拱非线性稳定分析

基于有限元程序ANSYS 10.0,在考虑几何非线性和材料非线性的情况下,对无铰抛物线拱进行了弹塑性全过程的屈曲分析.将拱结构初始缺陷和矢跨比作为主要影响因素,分析其对无铰抛物线拱失稳极限承载力的影响.计算结果表明：无铰抛物线拱初始缺陷越大,失稳极限承载力越小;随着矢跨比的增大,无铰抛物线拱失稳极限承载力先增大后减小,存在一个理论上的最优矢跨比.     

静水压力作用下圆拱正对称失稳临界力的求解

选择了拱轴失稳形状函数,按Ｒｉｔｚ法求得铰支和圆支圆拱受径向均布荷载作用时具有高精度的正对称失稳临界力的第３次近似值。列出中心角２θ０＝０．２－π时的临界力近似值表格。文中在圆拱临界力的计算中,可同时导得圆环按不同波数失稳时临界力精确值。     

拱脚位移对圆弧形拱管平面外稳定性影响的有限元分析

平面外失稳为圆弧形拱式跨越管道常见的失稳形式之一,为了解多荷载下圆弧形拱管的稳定性,利用ANSYS软件对正常工况下的圆弧形拱管受风荷载和竖直分布荷载的工况进行模拟,对拱脚位移对极限竖直分布荷载的影响进行有限元计算分析.分析结果表明,拱脚水平位移对极限竖直分布荷载影响最大,且存在极限竖直分布荷载随拱脚水平位移增大而迅速下...     

正交各向异性扁球壳的非线性自由振动的求解

基于正交各向异性扁球壳非线性动力方程，首先应用Ｇａｌｅｒｋｉｎ法，导出了扁球壳非线性自由振动的运动微分方程，而后应用修正的Ｌｉｎｄｓｔｅｄｔ－Ｐｏｉｎｃａｒｅ法，给出了非线性固有频率和时间函数的近似解析表达式，并分析了周边弹性约束扁球壳的几何参数，正交各向异性参数，中心质量，约束条件等对系统非线性动力特性的影响，最后在较小振幅振动下，给出了扁球壳由硬弹簧特性过渡到软弹簧特性的临界拱高表达式。     

垂直分布荷载下固支圆拱正对称失稳临界力的求解

在计入轴力对拱屈曲的影响后,建立了固支圆拱在垂直分布荷载g0/cos^2θ作用下屈曲的总势能,按Ritz法求得在该荷载作用下具有足够工程精度的固支圆拱正对称失稳临界力的近似值,并与固支圆拱受径向均布荷载正对称失稳情况作对比,得到了一些可供参考的结果。     

索-拱体系横向屈曲临界荷载的实用计算

在圆弧拱横向失稳临界荷载研究的基础上,考虑拉索作用,采用能量原理法提出了索-拱体系横向失稳临界荷载的实用计算式,并用有限元法验证了其正确性,最后探讨了拉索对索-拱体系横向稳定性的影响。结果表明:拉索施加预应力、拉索越短及拉索面积越大均有利于索拱体系的横向稳定性。     

扁拱结构的非线性振动分析

建立了扁拱结构的非线性振动方程，并应用平均法求其一阶近似解；然后应用李雅普诺夫一次近似稳定理论研究了扁拱结构主参数共振时的动力稳定性；讨论了用平均法求解同时具有二次和三次非线性动力系统的局限性．研究表明：当扁拱结构系统非线性呈“渐软”弹簧特性时，二次非线性项在平均法求解过程不起作用，这时用平均法难以准确近似系统的真实响应，其方法是失效的；当扁拱结构系统非线性呈“渐硬”弹簧特性时，平均法求得的近似解较为准确，在此情况下平均法可以作为扁拱动力学特性的求解方法。     

钢筋混凝土拱桥的极限承载力

本文针对大跨度钢筋混凝土拱桥结构在变形、失稳破坏期间产生的几何非线性和材料非线性的特性，采用有限变形理论和混凝土的本构关系，对钢筋混凝土拱桥进行了极限承载力分析，并以钢筋混凝土拱的模型试验结果验证了理论分析结果．     

可能失稳岩体结构面的确定和滑形判别

本文提出了拱坝坝肩可能失稳岩块体形的自动切割方法,指出了现有二种可能失稳岩块滑动形式判别法的不足,并完善了四面体的滑形判别条件,进而针对岩块结构面的产状存在变幅,采用优化力法确定拱座可能失稳岩块最不利结构面位置。     

圆拱失稳承载能力设计

本文讨论了圆拱受均布压力下失稳后的极限承载问题。以小变形的弹性解作为第一次近似,考虑了变形后的平衡方程,逐步逼近得出失稳后的内力及位移公式。使之满足塑性条件,从而获得其极限载荷。     

大跨中承式钢管混凝土拱桥极限承载能力

分析了大跨中承式钢管混凝土拱桥在设计荷载工况作用下的静力失稳全过程,对其受力特性及破坏机理进行了探讨,并对桥面系非保向力作用对结构稳定性的贡献进行了讨论。结合ANSYS软件的分析功能,对一360 m跨的中承式钢管混凝土拱桥进行了荷载工况-恒载+全跨双向汽车荷载+全跨双向人群荷载+风荷载-作用下的极限承载能力分析,通过内力、变形等指标描述了算例的静力失稳全过程。分析结果表明,结构达极限荷载时发生的面外失稳破坏属于典型的极值点失稳问题,在此过程中,桥面系对拱肋的非保向力作用对结构面内、外刚度均有贡献,且在拱肋弹性受力阶段贡献更大。     

扁拱结构的非线性振动分析

建立了扁拱结构的非线性振动方程,并应用平均法求其一阶近似解;然后应用李雅普诺夫一次近似稳定理论研究了扁拱结构主参数共振时的动力稳定性;讨论了用平均法求解同时具有二次和三次非线性动力系统的局限性.研究表明:当扁拱结构系统非线性呈"渐软"弹簧特性时,二次非线性项在平均法求解过程不起作用,这时用平均法难以准确近似系统的真实响应,其方法是失效的;当扁拱结构系统非线性呈"渐硬"弹簧特性时,平均法求得的近似解较为准确,在此情况下平均法可以作为扁拱动力学特性的求解方法.     

单层球面网壳结构的几何非线性分岐屈曲的研究

利用几何非线性有限元方法，分析了单层球面网壳的稳定性，推导了Ｕ．Ｌ坐标系了的几何非线性空间梁单元，采用柱面弧长法为加载策略，求解结构的平衡路径。利用“位移扰动法”对单层网壳结构的分岐屈曲进行了一些探讨，求是了扁拱和一单球面网壳的分岐路径。     

单层球面网壳结构的几何非线性分歧屈曲的研究

利用几何非线性有限元方法，分析了单层球面网壳的稳定性。推导了Ｕ．Ｌ．坐标系下的几何非线性空间梁单元，采用柱面弧长法为加载策略，求解结构的平衡路径。利用“位移扰动法”对单层网壳结构的分歧屈曲进行了一些探讨，求得了扁拱和一单层球面网壳的分歧路径     

组合扁挤压筒预应力计算的有限元混合法

组合扁挤压筒强度分析和优化设计中的关键是合理地确定预应力场，本文利用有限元混合法，处理组合扁挤压筒过盈配合接触问题，成功地解决了组合扁挤压筒预应力场手计算。结果计算结果表明，过盈配合面上的接触力不是均匀分布的；有限元混合法是一种解决扁挤压筒和异形内孔组合凹模预应力场计算的有效方法。     

钢-混凝土组合扁梁受力性能的有限元分析

钢-混凝土组合扁梁是将钢梁内嵌于混凝土之中的新型组合梁，它能最大限度地降低结构的高度，形成类似”无梁楼盖”的结构体系，已在住宅钢结构中推广应用，其承载性能和设计方法研究引起了结构工程界的关注．本采用通用有限元程序ANSYS研究了组合扁梁的承栽力问题，通过建模计算了简支组合扁梁、悬臂组合扁梁和框架组合扁梁的承载力和变形特征，得到了相应的荷栽-位移过程曲线，并与组合扁梁的试验结果进行了比较，验证了计算结果的正确性．     

预应力柔性拱结构弹性整体稳定性试验研究

预应力柔性拭拱由薄钢板带和索组成的新型预应力结构,通过张拉索先将薄钢板带在弹性范围内压弯成弓状,然后继续张拉拱面索,从而形成拱内初始压应力．针对3种不同的拱面索预拉力值的柔性模型,进行了跨中施加竖向集中力的弹性稳定性试验研究．结果表明,模型达稳定承载力时均呈侧移失稳模态,且稳定承载力随拱面索中预拉力的增加而增加．试验结果与ANSYS有限元分析结果吻合较好,为利用ANSYS开展该种结构静力工作性能的研究创造了条件．