基于梁格法及板壳有限元法的立交桥空间分析

研究了城市立交桥多股匝道交汇处的异形梁结构的空间受力特性.以某立交桥异型梁为工程背景,采用梁格法模型及板壳有限元法模型对该异型结构进行了对比计算分析,分析研究表明:相对于实体板壳有限元法,梁格法作为一种介于平面和实体有限元方法之间的结构计算方法,其计算简便、高效、实用,可以用于工程设计.     

波形钢腹板预应力混凝土箱梁结构空间分析方法

为了提高波形钢腹板预应力混凝土箱梁的结构计算精度和适应工程结构空间分析的需要,按板壳有限元计算理论提出了一种新的算法.分别将腹板和翼板模拟成正交异性和正交同性板单元,根据箱梁变形特点用二次和三次形函数模拟板单元的变形,按亚参元计算方法建立单元的刚度方程.若干静力和自振特性分析算例结果表明,新算法得到的计算结果与一般有限元的计算结果相吻合,验证了本算法的计算精度.与现行波形钢腹板箱梁计算理论相比,新算法具有计算精度高、可以考虑空间变形影响的优点,而计算自由度远小于一般板壳有限元算法,是一种实用性较强的分析方法     

基于梁格法及板壳有限元法的立交桥空间分析

研究了城市立交桥多股匝道交汇处的异形梁结构的空间受力特性．以某立交桥异型梁为工程背景,采用梁格法模型及板壳有限元法模型对该异型结构进行了对比计算分析,分析研究表明：相对于实体板壳有限元法,梁格法作为一种介于平面和实体有限元方法之间的结构计算方法,其计算简便、高效、实用,可以用于工程设计．     

双层壳结构抗冲击性能仿真研究

对潜艇结构冲击响应(加速度)的分析可以评价结构的抗冲击能力并为提高结构抗冲击性能提供依据.以某潜艇的结构和型线为基础,利用大型有限元计算软件ANSYS/LS DYNA计算了双层壳结构在改变外层壳体(简称外壳)及内层壳体(简称内壳)的厚度时的冲击环境,分析了双层壳结构在不同工况下的冲击响应,讨论了外壳和内壳对双层壳结构冲击环境的影响.通过数据分析表明:在改变外壳及内壳板厚的情况下,外壳及内壳的冲击响应(加速度)近似服从威布尔分布,内部结构的冲击响应近似服从正态分布;在同一冲击因子下,改变外壳板厚和内壳板厚对结构各部分的冲击响应影响不同.这对于潜艇的抗爆炸抗冲击分析及合理的结构形式具有重要意义.     

板壳结构有限元分析中切向荷载的施加方法

结合火电厂钢煤斗结构分析的实际,提出了板壳结构有限元分析中复杂曲面切向荷载的施加方法,即将面荷载转化为等效节点荷载.阐述了算法的思想并编程实现了该算法,介绍了具体的操作过程,可供类似工程结构分析作参考.     

结构参数变化对双层圆柱壳冲击响应的影响

为了研究潜艇结构在水下爆炸作用下的响应特点和潜艇结构参数变化对其冲击响应的影响,该文在大型有限元计算软件ANSYS/LS-DYNA环境中仿照潜艇结构设计了一个双层圆柱壳体,并对其在相同冲击因子、不同结构参数下的冲击环境进行仿真.以冲击加速度为主要数据,分析了改变内壳板厚、外壳板厚、肋骨尺寸、肋骨间距等结构参数对冲击响应的影响.通过引入各种无量纲化结构参数,得到了双层圆柱壳结构有利于抗冲击的结构参数取值范围,对潜艇抗冲击设计有参考价值.     

水下爆炸载荷作用下圆筒的可靠性研究

为了研究板壳结构系统在爆炸载荷作用下的可靠性问题,基于响应面法(RSM)和有限单元法(FEM)计算了圆筒结构在水下爆炸载荷作用下的可靠性指标.将炸药参数和结构材料参数作为基本随机变量,然后利用有限元数值模拟得到试验点上的结构动响应;通过回归分析拟合出结构动响应函数,并在此基础上建立了圆筒结构功能函数;最后以验算点法计算了圆筒结构的可靠性指标.最终的可靠度计算结果表明了该方法的可行性,并为工程应用提供了有益的参考价值.     

板锥柱面网壳结构自振特性分析

板锥柱面网壳结构是一种新型的空间结构,此类结构受力合理、整体刚度大、稳定性好,是一种具有广阔发展前景的结构型式。本文基于有限元方法,采用子空间迭代法,研究板锥柱面网壳结构的自振特性;考虑不同跨度、矢跨比、长跨比、网格尺寸对其自振特性的影响;在大量参数分析、计算的基础上,得出了网壳的自振规律,为板锥柱面网壳结构的应用和设计提供理论指导。     

单层网壳结构稳定承载力分析

网壳结构的稳定性是单层网壳结构分析中的一个关键问题.利用有限元程序SAP2000对跨度40m,矢高20m的单层网壳在全跨均布荷载作用下的线性和非线性稳定承载力进行了探讨分析.以两个工程计算实例为背景,通过线性分析和几何非线性分析研究了单层网壳结构的稳定性能,这些分析结果将对今后网壳结构的广泛应用有指导意义.     

板锥柱面网壳结构自振特性分析

板锥柱面网壳结构是一种新型的空间结构，此类结构受力合理、整体刚度大、稳定性好，是一种具有广阔发展前景的结构型式。本文基于有限元方法，采用子空问迭代法，研究板锥柱面网壳结构的自振特性；考虑不同跨度、矢跨比、长跨比、网格尺寸对其自振特性的影响；在大量参数分析、计算的基础上，得出了网壳的自振规律，为板锥柱面网壳结构的应用和设计提供理论指导。     

板壳结构屈曲分析的非线性有限元法

为进行板壳结构的屈曲分析。采用三维退化曲壳元离散板壳结构，在TL列式下了考虑双重非线性的单元切线刚度矩阵，提出采用罚单元法处理结构加载边的位移的约束条件。应用所编制的程序，进行了平板、曲壳以及板式门架的双重非线性屈曲分析。对比分析表明了方法的可靠性和有效性。     

板壳结构屈曲分析的非线性有限元法

为进行板壳结构的屈曲分析.采用三维退化曲壳元离散板壳结构,在 TL 列式下推导了考虑双重非线性的单元切线刚度矩阵,提出采用罚单元法处理结构加载边的位移约束条件.应用所编制的程序,进行了平板、曲壳以及板式门架的双重非线性屈曲分析.对比分析表明了方法的可靠性和有效性.     

非线性曲面球壳单元

首次在球座标下建立非线性球壳有限元数学模型，导出了非线性切线刚度矩阵，编制出非线性球壳计算程序．几个算例表明：该单元模型简单、直观、实用，易于处理球壳在复杂几何边界及受载情况下的几何非线性问题．用于工程计算可节省大量机时并具有较高精度．     

全面外压圆柱壳稳定性问题的有限元分析

本文研究了用有限元法解全面外压作用下的圆柱壳穗定性问题。理论上采用大挠度的应变——位移关系,建立了圆柱壳单元的弹性刚度矩阵和几何刚度矩阵。单元的位移模式采用半解析函数,这样处理的优点减少了单元的自由度,提高了解题的速度和精度。     

截锥型旋转壳力学计算的一种新方法

在截锥旋转壳的力学计算中利用了环状样条单元，这种单元的构造采用沿截锥型旋转壳的经线方向和纬线方向分别取Ｈｅｒｍｉｔｅ插值和样条函数插值，文中推导出了环状样条单元的单元列式，并用这种单元计算了截锥型壳基础的内力和位移     

样条小波有限元的算法研究及其应用

小波有限元方法对解决工程中的大梯度问题有着很强的优势，因为B-样条函数可以为光滑函数提供最好的逼近，作者利用样条函数的上述优点构造了B样条小波单元，提出了一种样条小波自适应有限元算法。由于B-样条函数有明确的表达式，所以容易进行刚度矩阵的计算，从而提高计算效率。算例表明，本文构造的B样条小波单元对于具有奇异性的温度场分析有较高的计算精度。     

梁杆结构稳定性分析中的传递矩阵模型缩减法

为了准确地分析梁杆结构的稳定性问题并降低系统刚度阵的阶数,提出了基于传递矩阵法和精确有限元的模型缩减法.将具有弹性支撑的非共线链式分支子结构当作一个超单元,结合梁单元精确刚度阵,使用传递矩阵法联系两端载荷和位移关系,得到该超单元在整体坐标系下的刚度阵,且该刚度阵为与普通梁单元同阶的对称方阵,可直接组装到系统刚度阵中.求解该缩减后系统刚度阵的行列式可得到结构的欧拉临界力.由于子结构的内部自由度不出现在系统刚度阵中,在保证计算精度的同时极大降低了系统刚度阵的阶数.典型算例的稳定性分析验证了方法的正确性和有效性.     

采用三维罚单元对桩基沉降的研究

为了研究桩在荷载作用下的几何特性、物理特性和层状土及其物理特性对桩基沉降的影响,选用模拟承台与桩土连接条件的罚单元,考虑承台与桩土的特性,运用虚位移原理推导了承台与桩-土的罚单元刚度矩阵,利用编制的三维有限元程序,分析得出在竖向荷载作用下,承台与桩体、土体之间存在着变形协调条件,用三维罚单元可以模拟承台与桩土之间连接问题的情况;增加桩体弹模,可有效减少桩基的沉降;与桩长相比,桩径的变化对桩基的沉降影响更大,对于控制沉降更为有效;在考虑土的层状特性的基础上,土的压缩模量变化对桩基沉降有一定的影响,可降低桩与土体滑移破坏的突然性;与土的内聚力相比,内摩擦角对沉降有更大的影响.     

框架结构单元几何应变能的计算与验证

为了得到框架结构单元几何应变能,在平面框架结构单元几何刚度矩阵的基础上,推导空间框架结构的单元几何刚度矩阵,借助MSC Patran软件平台,采用PCL(patran command language)语言编写了计算单元几何应变能的程序.数值算例表明:程序运算得出的单元几何应变能求和与MSC Nastran分析数据推导得出的单元几何应变能之和存在非常小的数值误差,验证了程序得出的每个单元几何应变能的正确性,解决了有限元软件难以提取单元几何应变能的问题,可用于研究屈曲约束的显式化问题.     

曲梁的单元刚度矩阵和节点荷载列阵

建筑物中预应力混凝土曲梁的应用越来越广泛，由此对圆弧形曲杆进行单元分析。本文根据结构力学基本原理导得圆弧形曲杆的单元刚度矩阵，采用相类似的方法以最一般的线性非均布集中荷载为例推得弧形曲杆的节点荷载列阵。