红石填充墙钢筋混凝土框架结构抗侧性能有限元非线性分析

本文用有限元对红石填充墙钢筋混凝土框架结构在单向水平荷载作用下的结构性能进行了非线性分析，计算结果两榀大尺寸模型试件结构试验吻合较好，结合试验研究和有限元分析，对红石填充墙钢筋混凝土框架结构的抗侧性能作出评价。     

开洞钢板剪力墙的抗侧刚度分析

钢板剪力墙作为一种新型抗侧力结构体系,墙板开洞对钢板剪力墙结构体系的抗侧力行为具有重要影响。抗侧刚度和抗侧承载力是设计中最为关心的两项基本性能,该文重点研究墙板开洞对抗侧刚度的影响。首先介绍了3个钢板剪力墙试件的低周往复荷载试验,试验表明钢板剪力墙试件抗震性能优越,开洞会影响试件的抗侧刚度和抗侧承载力。随后,建立了钢板剪力墙结构的壳-实体精细有限元单层模型,研究了影响抗侧刚度的关键因素。在此基础上,通过大量数值计算和参数分析,提出了用于计算开洞墙板厚度折减率的简化计算公式,建议结构体系建模时以折减厚度的不开洞墙板代替实际厚度的开洞墙板,计算公式和精细有限元计算结果进行充分对比,具有良好的精度。最后,采用考虑剪切变形的悬臂梁理论和该文建议的厚度折减率简化计算公式对国内外一些不开洞与开洞钢板剪力墙试验进行验证,理论结果与试验结果吻合良好,该文建议的开洞墙板厚度折减率公式与抗侧刚度理论计算模型具有较高的精度,可供工程设计参考。     

非等高双重抗侧力体系的稳定性

该文研究了非等高的双重抗侧力体系的稳定性。首先, 分析了弯曲型高-剪切型低的双重抗侧力体系, 提出了该结构体系的屈曲方程及稳定临界荷载解析解。通过分析弯曲型高-剪切型低的双重抗侧力体系的上下两部分存在相互支援作用, 给出了求解该体系稳定临界荷载的近似公式, 通过算例对比, 发现与解析解相比, 近似解具有很好的精度;同时, 近似法便于实际应用。其次, 研究了剪切型高-弯曲型低的双重抗侧力体系稳定性, 研究发现由于轴压力分布的不同, 此类体系将出现两种不同形式的失稳模式, 分别为结构上部发生纯剪切型失稳的局部失稳模式以及结构下部发生整体有侧移失稳模式。提出了判别结构在某一特定形式的荷载作用下, 发生哪一种失稳模式的准则, 以及相应的临界荷载计算公式。     

考虑抗滑移刚度的钢管混凝土柱的荷载传递

提出了钢管混凝土抗滑移刚度的概念,给出了均布荷载和集中荷载作用下钢管混凝土柱的轴力、界面剪应力、界面相对滑移等的解析解,发现在考虑滑移的情况下,钢管混凝土柱的轴压刚度保持不变。对国内进行的39个方钢管混凝土、29个圆钢管混凝土试件的粘结滑移试验进行分析,根据试验数据汇总得出钢管混凝土界面抗滑移刚度的数值。利用ANSYS软件建立钢管混凝土柱模型,分析了顶板厚度对混凝土应力分布和柱轴压刚度的影响,分析结果表明,顶板在增强钢管和核心混凝土共同工作上有着重要作用。     

两边连接竖放波折钢板墙内嵌墙板抗侧性能及优化设计EI北大核心CSCD

该文基于有限元数值方法,对仅与框架梁相连的竖放波折钢板剪力墙中内嵌墙板的抗侧性能进行研究,并提出优化设计方法。通过与试验结果的对比,验证了有限元模型及分析方法的可靠性,接着在单向推覆下揭示了波折墙板的“强墙板”和“弱墙板”两种典型抗侧机理,研究了波折墙板参数对其单向推覆抗侧性能的影响。随着宽度的增加,波折墙板的低效抗剪区占比减小,抗侧效率提高;墙板波折角度和厚度的增大,能改善屈曲后承载性能;在其他参数确定的情况下,给出了最优波长的计算式。针对侧边存在低效抗剪区的问题,在墙板两自由边设置加劲构件,并给出起充分加劲作用的界限约束刚度比。加劲构件的引入显著提升了墙板的极限承载力和屈曲后承载性能,对于小宽高比的情况尤为有效。接着,对墙板进行滞回分析发现,由于往复加载下面外累积残余变形的影响,“弱墙板”的骨架曲线相比单向加载时明显下降;而“强墙板”面外变形始终较小,抗侧承载性能稳定。基于滞回分析的大量变参数算例结果,提出了两边连接竖放波折墙板的优化选型建议,为初步设计提供了重要参考。     

非等高双重弯剪型抗侧力体系的稳定性

研究了非等高的双重弯剪型抗侧力体系的稳定性。首先,建立了非等高双重弯剪型抗侧力体系的连续化分析模型,提出了该结构体系的屈曲方程及稳定临界荷载解析解。其次,通过分析结构体系的上下两部分存在相互支援作用,给出了求解该结构体系稳定临界荷载的近似公式,通过算例对比,发现与解析解相比,近似解具有很好的精度;同时,近似法便于实际应用。最后,分析了随着内部两子结构相对高度的变化,相应的非等高双重抗侧力体系总的临界荷载发生变化的规律。研究发现,并非当两子结构高度相等时,总的临界荷载取到最大值,而是存在最优相对高度的概念,即当内部两子结构的相对高度为最优相对高度时,结构总的临界荷载最大。     

爆炸荷载作用下钢筋混凝土梁非线性有限元分析

利用大型通用有限无软件ANSYS对钢筋混凝土梁在爆炸荷载作用下的动力响应进行数值模拟 ,其中混凝土采用ANSYS软件中特有的SOLID65单元类型和专门的材料模型CONCRETE ,钢筋采用LINK8杆单元和随动硬化双线性弹塑性 (KinematicHardeningBilinearPlasticity)模型来实现 ,并与Suidan和Schnobrich[1] 的方法进行比较 ,计算结果与Suidan和Schnobrich预示的响应十分吻合。     

内嵌填充墙体框架结构抗震性能分析及抗侧刚度公式

结构初始刚度是工程抗震设计中的重要参数,在内嵌蒸压加气混凝土(ALC)板框架结构拟静力试验的基础上,基于试验现象,提出了一种填充墙体-框架结构相互作用模型并推导出结构初始刚度计算公式。建立5组28个有限元模型,研究梁柱线刚度比、墙体高宽比、嵌缝材料弹性模量、墙体弹性模量和厚度对填充墙体刚度贡献的影响。研究发现:填充墙体的刚度贡献主要受局部压缩的影响,其贡献程度与墙体-框架抗侧刚度之比呈负相关。基于此,通过拟合得到了墙体刚度折减系数a_w关系式,通过与试验结果的对比,结果表明:该文提出的内嵌填充墙体框架初始刚度计算公式结果准确,可以为工程实践提供参考。     

考虑层问作用的冷轧钢卷抗凹性分析

针对冷轧钢卷包装中多层材料的接触变形问题,对钢卷包装系统的抗凹性进行了分析与研究;建立了考虑层间作用的钢卷包装系统的力学模型,计算和分析了钢卷的变形和应力,应用HYPERMESH与ANSYS/LS-DYNA对钢卷抗凹性模型进行了有限元仿真;最后进行了抗凹性模型的冲击试验,验证了有限元仿真计算结果,可为钢卷包装工艺设计提供理论依据。     

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。     

T型圆钢管节点抗火性能的有限元研究

利用有限元软件ABAQUS建立T型圆钢管节点模型,采用间接热力耦合的方法,研究了节点在ISO834标准升温环境和不同荷载条件下的抗火性能。根据试验建立验证模型,将分析得到的结果与试验结果进行对比。通过比较,验证了模型的可靠性。在此基础上,建立管节点抗火模型,通过分析主管变形和主管端部轴向反力随温度变化曲线,以及管节点的失效机理,得到不同荷载比和节点的几何参数对节点抗火性能的影响。     

考虑剪切效应三维纤维梁单元的几何非线性增量有限元分析

该文以三维连续介质力学和虚功原理为基础,推导了增量U.L.有限元列式,该列式保留了大位移刚度矩阵项,并对该刚度矩阵进行修正使其成为对称矩阵。根据增量U.L.列式,推导了三维纤维梁单元的刚度矩阵。该单元采用平截面假定,以轴向节点位移表示截面上任意一点的位移,并结合Timoshenko梁理论来考虑剪切效应。以上原理编制分析程序,通过几个算例分析,证明了该方法的精确性、通用性。     

空间桁架大位移问题的有限元分析

本文在Ｔ．Ｌ．坐标下，利用能量原理，同时导出了空间杆元精确的割线刚度矩阵和切线刚度矩阵显式。文中采用几种方法实现了空间桁架大位移分析的几何非线性有限元解法。算例表明，本文导出的两个刚度矩阵可极为有效的分析各类空间桁架的几何非线性问题，且使程序具有极好的调试性     

分析恒载效应的有限元方法

本文在Takabatake关于恒载对梁静、动力影响的研究工作的基础上,导出了梁考虑恒载效应的动力分析有限元公式,提出了荷载影响刚度矩阵的概念。分析了分布和集中两种恒载型式对简支梁和悬臂梁自振特性的影响。计算结果表明,用本文方法与Takabatake应用Galerkin方法和近似闭合解方法的结果吻合良好。同时由于本文采用了矩阵形式,不仅便于编制计算机程序,且使方法有更广泛的适用性和灵活性,可更方便地用于各种不同的构造和边界条件下的实际结构。     

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。     

复合载荷下波纹管横向非线性弯曲摄动有限元法

采用新的小参数、将摄动法和有限元法相结合,研究了复合载荷作用下波纹管横向非线性弯曲的位移和应力分布。小参数为结构环向应变的均方根。将节点位移摄动展开,并以复合载荷的等效节点载荷为参考载荷,将其公共系数1摄动展开。由此划分载荷的级别、建立各级载荷和相应位移的关系,避免了常规的迭代运算。算例为一考虑自重的U型波纹管在注满水时的横向非线性弯曲问题。计算表明,波纹管的挠度和膜应力有非常显著的非线性效应;当最大挠度与壁厚之比达到5.1后本法将失效。本法在摄动小参数的选取和复合载荷的处理上有特色,能解决较大的挠度问题。     

巨型框架多功能减振结构的有限元计算方法

巨型框架多功能减振结构的结构复杂、规模庞大,并且它是由具有不同阻尼特性的材料组成的.因此,采用有限元方法进行计算时面临着一系列问题需要解决.针对巨型框架多功能减振结构的受力特性,给出了巨型框架多功能减振结构的三维简化计算模型,大大缩减了计算自由度.由于隔震橡胶垫的变形主要是水平剪切变形,因此,将隔震橡胶垫看做具有阻尼特性的三维弹性或弹塑性铰,并提出了隔震橡胶垫单元的三维单元模型.由于巨型框架多功能减振结构的非经典阻尼特性,可以采用子结构技术对巨型框架多功能减振结构进行有限元建模、计算.     

索穹顶结构非线性分析的杆索有限元法

索穹顶结构是大变形柔性组合结构，其受力分析属于几何非线性问题，求解较复杂。本文应用有限元法，结合索穹顶结构特征，提出三节点等参数索单元与两节点杆单元相结合的混合有限元模式。基于Lagrangian坐标描述法和虚功原理推导了空间拉索和杆单元的大位移刚度矩阵，并建立了索穹顶结构非线性分析的增量平衡方程，利用NewtonRaphson法进行了实例计算。结果表明，本文方法精度很高，适合于索穹顶结构的空间非线性分析。     

爆炸荷载作用下钢筋混凝土梁破坏形态有限元分析

在持续时间较长的爆炸荷载作用下,钢筋混凝土框架或梁通常会发生常见的弯曲破坏形态,但是在持续时间较短的爆炸荷载,如化学爆炸产生的脉冲荷载作用下,钢筋混凝土结构有可能在弯曲破坏发生之前产生剪切破坏。这种现象已被室内外试验所证实,其原因是脉冲荷载激发了结构中的剪力,从而使结构产生剪切破坏。为了预报钢筋单纯凝土梁在爆炸荷载下的响应破坏形态,本文提出了一种基于Timoshenko梁理论的非线性分层梁有限元法。在材料模型中考虑了混凝土和钢盘的右面线性和应变速率效应等因素。应用这方法,本文计算分析了爆炸荷载作用下钢筋混凝土梁的动态响应以及弯曲、弯剪和剪切等不同的破坏形态,计算预报的结构动态响应和破坏形态与现场试验结果有较好的一致性。