横向荷载作用下薄壁杆件稳定分析的有限杆元法

根据位移变分原理,本文提出薄壁杆件稳定分析的有限杆元法。分析中考虑了杆壁中面剪应变的影响,能很好地描述剪力滞后现象。本方法采用线性函数作为横截面翘曲位移的插值函数,适用于任意横截面形状和任意边界条件的薄壁杆件。本文讨论了横向荷载作用下具有不同边界条件的工字型薄壁梁的屈曲荷载。数值算例结果表明了本方法灵活、有效、且有很好的精度。     

薄壁杆件截面几何特性计算的比拟有限元法

针对任意截面形式的开闭口薄壁截面几何特性的计算,提出了一种便于计算机实现的比拟有限元法。根据能量驻值原理导出的截面单元扇性坐标控制方程,通过采用有限元比拟方法,建立了求解截面扇性坐标等几何特性的计算机算法,并用FORTRAN语言编制了相应的计算机程序CPTBGS。本文所提出算法的优点是物理概念明确且效率很高,特别适用于具有任意截面形式的开闭口薄壁杆件截面几何特性的计算机计算。     

薄膜结构褶皱分析的有限元法

褶皱分析是薄膜结构受力分析的重要组成部分,阐述了适用于建筑膜材的主应力-主应变膜材受力状态判别准则和采用修正本构矩阵对褶皱的膜单元进行处理的方法,并给出了有限元公式。在此基础上,以索膜结构分析软件CAFA为平台编制了相应的有限元程序,根据矩形张拉膜受面内弯矩作用的计算结果与理论解的对比证明了程序的正确性,最后还给出了另外三个工程算例的分析结果。     

任意非对称断面薄壁箱梁一维有限元分析

根据薄壁箱梁的实际支承特点,设置支承坐标系并在支承坐标系中建立变形协调的相容条件,针对任意非对称断面薄壁箱梁,导出了考虑拉(压)弯扭翘空间耦合分析的单元刚度矩阵及等效节点力公式。此外,提出了通过设置具有线刚度、转动刚度、扭翘刚度的假想弹簧单元,对薄壁箱梁的复杂约束条件进行处理的一般方法。所得到的刚度矩阵表明,只有当忽略翘曲变形对截面转角的影响时,轴向拉压才只与水平弯曲及竖向弯曲相耦合,而与约束扭转不再耦合。算例结果表明了分析方法的有效性。     

钢筋混凝土结构空间有限元分析的体梁组合单元

本文提出了一种用于钢筋混凝土结构空间有限元分析的体梁组合单元模型。该模型将混凝土体元内的钢筋作为能承受轴力、剪力、弯矩和扭矩的梁元,根据钢筋和混凝土在单元内的位移协调条件和虚功原理将两者组合成一个单元。体梁组合单元模型能较全面地反映混凝土内钢筋的力学效应,能适应钢筋的任意布置方式,容许用较大的单元对结构进行离散,解决了大型钢筋混凝土结构有限元分析的单元划分问题。数值算例及其与解析解的比较演示了模型的可行性和精度。     

墩墙混凝土结构水管冷却分析

针对水闸闸墩、渡槽槽壁、地涵边墙、船闸边墙和导流墙等水工墩墙型混凝土结构在施工期经常会防不胜防地出现裂缝的现象,在理论上探讨了这种裂缝产生和扩展的机理,认为墩墙混凝土的基础温差、内外温差和收缩变形是裂缝出现的主要原因,尤其是刚施工不久混凝土墩墙的裂缝主要是由结构内外温差应力和自生体积变形应力所致。因此,施工期采用冷却水管降低墩墙内部温度和减小内外温差是防止裂缝出现的极有效的积极的温控措施之一。借助于水管冷却混凝土温度场的理论严密算法,详细仿真计算分析了某个水闸闸墩施工期的现场水管冷却试验及其温控防裂效果,并给出某些应用水管冷却措施时的建议。     

模糊结构有限元分析的一种新方法

本文利用信息熵的概念,将模糊变量转变为随机变量,将模糊结构视为随机结构进行处理,从而提出了模糊结构有限元分析的一种新方法。当模糊结构转换的随机变量处于小扰动情况下,利用摄动法得到有限元递归方程组,解之可以得到响应量的均值和方差。     

空间薄壁截面梁非线性有限单元模型

基于Timoshenko梁理论和Vlasov薄壁杆件理论,通过设置单元内部节点并对弯曲转角和翘曲角采取独立插值的方法,建立了可考虑横向剪切变形和扭转剪切变形及其耦合作用、弯扭耦合、以及二次剪应力影响的空间薄壁梁非线性有限元模型。以更新的拉格朗日格式描述的几何非线性应变推得几何刚度矩阵。同时考虑了材料非线性,假定材料为理想塑性体,服从Von Mises屈服准则和Prandtle-Reuss增量关系,采用有限分割法,由数值积分得到空间薄壁梁的弹塑性刚度矩阵。算例表明该文所建梁单元模型具有良好的精度,适用于空间薄壁结构的有限元分析。     

膜结构有限元分析中的平面单元与曲面单元的比较

在对膜结构进行有限元模拟时,通常采用两种面单元形式——平面常应变三角形单元和六结点曲面三角形等参元,究竟哪一种单元形式更优一直是存在争议的问题。首先就这两种单元的有限元格式进行探讨,比较了它们在位移模式、几何方程及刚度矩阵等方面的力学本质差异;然后,通过一些典型算例,比较了它们在计算精度和计算效率等方面的优劣。分析结果表明:在有限元格式方面,曲面三角形等参元较之平面常应变三角形单元更为完备,更加符合结构的实际受力特征;在计算精度和计算效率方面,曲面三角形等参元也要优于平面常应变三角形单元;因此,从结构精细化分析的角度来看,宜采用曲面三角形等参元来进行膜结构有限元分析。     

三维杆系结构的几何非线性有限元分析

为了更准确地描述杆系结构的几何非线性性能,建立了一种基于三维梁单元有限元分析的计算方法。引入了考虑两方向曲率和扭转角变化的坐标转换矩阵来描述任意增量下的单元平移和转动;采用了包括轴向变形和扭转的非线性项的刚度矩阵来考虑高阶非线性项的影响。应用广义位移控制法进行增量迭代,编制了相应的三维梁单元非线性计算程序NL_Beam3D。通过对几个例子进行的分析,验证了该方法可较好地考虑结构几何非线性。     

软化材料有限元分析的一种非局部方法

本文讨论在软化材料的有限元分析中克服计算结果对单元网格敏感性的方法。首先对现在被认为是较为有效的梯度理论进行了简单的介绍与评述，接着在此基础上对其进行改进并提出一个更为简便有效的计算方法。最后本文给出几个算例，包括软化杆的拉伸、双轴实验的模拟及土坡稳定等三个问题，以展示所提出的计算方法的有效性。     

采用分段样条插值的半离散方法分析薄壁杆件

本文在文献[1]的基础上,提出一种基于势能原理的薄壁杆件的简化分析方法。该方法放弃了符拉索夫[2]关于沿杆横截面剪应变等于零或常数的假定,能很好地描述剪力滞后现象。杆横截面的纵向位移采用分段三次样条插值,通过变分原理,得到一组常微分方程及相应的自然边界条件。纵向位移沿杆长的分布,则可由解上述微分方程组得到一个闭合解。本方法适用于任意形式截面的薄壁杆件分析。算例表明了本方法的灵活性和精度及快速收敛的性能。     

DX桩单桩承载力的有限元分析

用有限元法对竖向桩顶荷载作用下DX桩桩周土的应力变形及桩身荷载传递特点进行了数值分析。给出了桩周土体的应力位移等值线,分析了扩径体数量、间距及形状对DX桩承载性能的影响,进一步揭示了DX桩的单桩承载力机理,可为DX桩的承载力设计提供参考。     

折叠式网架结构的几何非线性分析

折叠式网架结构是近年发展起来的结构形式,其主要的应用范围是航空航天工业。因具有很多的优点,其应用范围也逐步扩大到民用建筑之中。在这种结构杆件之间采用了一种特殊的连接方式——枢轴连接,因此单元计算模型也随之发生变化。本文针对折叠式网架结构中出现的特殊单元推导出了几何非线性有限元分析的单元切线刚度矩阵,并对柱壳式折叠网架结构进行了算例分析。     

张力膜结构初始形态分析的曲面四边形单元

张力膜结构的初始形状不能随意选择,它必须符合平衡条件和建筑使用要求。根据几何非线性有限元理论,提出张力膜结构初始形态分析的8结点曲面四边形等参单元。通过建立曲线坐标,在应变的线性部分引入法向位移及单元曲率和扭率的影响,推导了张力膜结构的单元刚度矩阵和结点力列阵。采用完全的Newton-Raphson迭代法求解非线性方程组。数值算例表明该单元是一种高效、稳定和可靠的单元。     

等效体积单元(RVE)在砌体有限元分析中的应用

本文回顾了砌体有限元分析中的常用单元模型;提出了等效体积单元(RVE)的概念;详细分析了等效体积单元(RVE)的力学特性、破坏与失效模式;并应用等效体积单元(RVE)进行墙体的有限元分析.     

高层结构计算的有限元-有限条杂交法

本文提出用插值法改进传统有限条法的横向局部位移。这种改进过的方法用于高层结构计算中,很好地解决了传统方法遇到的剪力失真问题。该方法较传统有限条法计算精度高,结果可靠,未知量却增加很少。     

大型多纵梁斜交渡槽结构受力特性

本文采用空间杆系有限元方法,旨在对同跨度斜交渡槽与正交渡槽进行计算对比,使对斜交渡槽受力特性有一个较为清晰的认识,从计算结果对比来看,斜交渡槽的内力较为复杂,是典型的组合受力构件。     

板壳结构非线性随机有限元法研究

采用摄动随机有限元法研究了具有随机参数的板壳结构大挠度动力响应问题。基于Mindlin-Reissner板理论,采用全量Lagrangian法推导了具有板壳结构的大变形、大转动的动力响应有限元列式;通过基于等参变换的局部模型对随机场进行离散,结合摄动技术,建立了基于摄动技术的增量形式的随机有限元列式,计算结果与Monte-Carlo法相比较表明了该方法的有效性和精确性。通过该方法,为进一步进行结构可靠性分析提供了依据和方便。