广义高阶有限条传递矩阵法

针对广义边界条件下的薄板屈曲问题,通过采用半解析广义高阶有限条法,结合传递矩阵法,推导出高阶有限条弹性刚度矩阵以及几何刚度矩阵,提出了矩形薄板屈曲分析的广义高阶有限条传递矩阵法。结合实例对提出的广义高阶有限条传递矩阵法和有限元法进行对比,分析了广义边界条件下矩形薄板的屈曲载荷因子与屈曲模态,发现两种方法的结果具有很好的一致性。同时,算例证明了广义高阶有限条传递矩阵法在单元数较少时计算结果也能与有限元法吻合较好,并且其计算精度比有限条传递矩阵法更高,证明了此方法可计算广义边界条件的矩形薄板屈曲问题。     

门式刚架静力屈曲的计算机模拟

采用ANSYS有限元分析软件对门式刚架结构进行线性静力屈曲模拟,给出了某一时刻刚架的一阶屈曲模态、屈曲载荷、柱的计算长度系数,分析了柱的计算长度系数计算机模拟值与理论值的关系,为类似问题的研究提供了依据。     

斜杆轴向刚度对承插型盘扣式钢管支架稳定承载力的影响

为研究斜杆对承插型盘扣式钢管支架稳定承载力的影响,对2种工况架体进行荷载试验,得到极限稳定承载力及荷载-侧移曲线。采用有限元软件ANSYS对试验架体建立三维杆系有限元模型,考虑材料弹塑性及几何初始缺陷,进行非线性屈曲分析。通过改变斜杆轴向刚度对试验架体结构进行参数分析,得到与试验结果较吻合的数值分析模型。试验和数值分析结果表明:斜杆轴向刚度对架体结构稳定承载力影响较大,斜杆轴向刚度折减系数取0. 03时,有限元数值分析结果与试验结果吻合性较好。     

钢筋混凝土框架-屈曲约束钢板墙结构抗侧力性能研究

将屈曲约束钢板墙用于钢筋混凝土框架结构,提出了屈曲约束钢板墙与混凝土结构的节点连接构造。通过2个单跨两层模型结构的加载试验,研究了混凝土框架-屈曲约束钢板墙结构的抗侧力性能,包括其受力过程、破坏形态、破坏机制、抗侧刚度、屈服承载力和延性等。研究结果表明:混凝土框架-屈曲约束钢板墙结构具有良好的抗侧力性能,屈曲约束钢板墙有效提高了钢筋混凝土框架结构的抗侧刚度、屈服承载力、延性和冗余度。利用理论方法计算了结构的抗侧刚度和屈服承载力,其结果与试验值基本接近。利用有限元方法对结构的受力过程进行了模拟,与试验结果的对比表明所建立的有限元模型及分析方法基本能够模拟试验模型的受力情况,可用于该类结构的进一步参数分析。     

弹性球型钢支座力学性能有限元分析方法

大跨空间结构中,支座起着连接上部屋盖结构与下部主体结构的重要作用,研究支座在外部荷载下的实际受力性能对空间结构的设计有重要意义。利用ABAQUS软件,对大跨度空间结构中的典型支座——弹性球型钢支座做有限元分析。将有限元分析计算的支座刚度值与定型产品支座设计刚度值做比较,验证有限元模型合理可靠。深入分析弹性球型钢支座在外部荷载下的应力分布状态,探讨了支座的受力性能,为空间大跨度屋顶结构整体计算分析的支座简化提供参考。     

考虑剪力滞后影响的框筒结构动力时程分析

框筒结构采用薄壁杆件模型.先从结构总势能出发,求得哈密顿对偶体系,由两端边值问题精细积分法中的区段混合能矩阵推导出结构的层单元刚度矩阵,利用有限元刚度集成法形成结构的总体刚度矩阵.采用多质点体系质量矩阵,阻尼矩阵采用瑞雷阻尼,再利用动力时程分析的精细积分法对结构进行动力时程分析,编制相应的Matlab程序.最后通过具体算例分析,将结果与文献结果进行对比,从而验证了本文方法分析动力问题的可行性.     

客运专线下承式系杆拱桥动力学分析

采用ANSYS计算程序建立了客运专线下承式系杆拱桥三维有限元精细模型,首先进行了静力学分析,在此基础上分析了该下承式系杆拱桥的动力学特性和结构屈曲,掌握了结构屈曲特征值及屈曲模态,从模态分析结果可以看出,系杆拱桥的侧向刚度要弱于竖向刚度,该桥的侧向稳定性比较突出。     

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。     

抗侧刚度比对限制屈曲支撑抗震性能的影响

介绍了一种新型耗能钢框架结构支撑--限制屈曲支撑(BRBs),定义了BRBs与钢结构框架的名义抗侧刚度比R,建立了几何计算模型,并采用ANSYS有限元软件对其进行振型分解反应谱法和时程分析计算.然后,对计算结果进行分析,得出了名义抗侧刚度比R的变化对结构抗震性能的影响规律,总结出了多高层建筑刚度比的最佳取值范围.本文结论可为限制屈曲支撑结构设计提供参考依据.     

均布压力作用下变截面Timoshenko悬臂柱的稳定性

对变截面Timoshenko悬臂柱承受均布荷载和柱顶集中荷载的屈曲进行研究,推导适用于变截面构件分析的物理刚度矩阵和几何刚度矩阵,编写程序获得不同参数下悬臂柱弯曲屈曲和剪切屈曲的相关关系曲线,提出的近似计算公式,可在实际应用中作参考,例如用于计算高层结构的二阶效应系数。     

侧向支撑对腹板开洞钢拱平面外弹性屈曲的影响分析

腹板开洞钢拱通过设置侧向支撑可以阻止钢拱发生平面外弯扭屈曲,支撑刚度的大小会对钢拱屈曲临界荷载产生影响.采用有限元方法分析了不同荷载、拱脚条件、支撑类型和位置对钢拱平面外屈曲稳定的影响.研究表明：在刚性支撑情况下,钢拱屈曲临界荷载随支撑刚度增大而增大,铰支钢拱屈曲半波随支撑数量的增加而增加,当支撑数量为n时,会出现n＋1个屈曲半波.两种支撑类型共同工作时,在侧向刚度支撑足够的情况下,扭转支撑对钢拱平面外屈曲临界荷载的影响有限.当侧向支撑刚度达到临界支撑刚度时,其屈曲临界荷载不再随支撑刚度的增大而增大.     

北京理工大学体育馆钢结构与混凝土支墩承载力分析

北京理工大学体育文化综合馆钢结构屋盖采用了主桁架拱悬吊屋面桁架的结构形式,主拱是由钢管桁架组成的截面形式为平行四边形的圆弧拱,屋架采用由钢管组成的倒三角形曲线桁架.首先利用有限元法,分析钢屋盖在不同荷载组合工况下的内力和变形;其次对在结构中起重要作用的主桁架拱,进行弹性屈曲分析及弹塑性极限承载力分析,以评价主桁架拱承载力的安全储备;最后针对主拱混凝土支墩在施工中出现的裂缝问题,进行较为精确的数值分析,并讨论在不同荷载条件下的应力和裂缝分布.     

钢桥面防滑耐磨新结构分析

提出局部冲击荷载作用下的桥面板的弹塑性变形是影响桥面防滑性能重要因素的观点,在此基础上设计了压筋橡胶条形式的桥面防滑结构形式,运用板壳理论和非线性有限元方法,分析改进形式钢质桥面结构的弹塑性变形,证明了改进形式的有效性和合理性。     

Lateral torsional stability analysis of large order space frame systems

In this paper the elastic stability of rigid space frames is investigated with the aid of the finite element method. The element stiffness matrix for second order (stability) analysis is formulated on the basis of open thin-walled element theory considering the coupling of torsional and flexural behaviour in three dimensions under the assumption of small deformations. A first order (static) analysis is done first in order to calculate the axial force distribution in the members, and the vanishing of the determinant of the global stability stiffness matrix is the criterion used to obtain the critical load of the structure. The rigid space frames investigated here by the proposed methodology consist of commonly used steel joists with horizontal or X-bracing connecting them. The effects of the support conditions and bracing configuration on the buckling loads of various steel joist systems are studied. Useful conclusions are drawn and comparisons with existing experimental results are made.     

C型钢防止受弯畸变屈曲的加固效果分析

针对冷弯薄壁C型钢受弯时畸变屈曲的模态,提出在腹板与翼缘相交的棱线处设置隔板来提高屈曲荷载,并对不同隔板布置旁式以及隔板形式对畸变屈曲荷载影响的效果进行有限元分析。     

大开孔单层椭球网壳-组合楼板混合结构设计及稳定性分析

本文以九寨沟甘海子国际会展中心展厅结构为工程背景,介绍了单层椭球网壳-组合楼板混合结构的分析设计过程。首先,采用相贯节点的计算理论,对该工程采用的鼓节点的设计进行了详细论述。此外,本文采用子空间迭代法对该混合结构进行了特征值屈曲分析;采用非线性有限元理论,结合N-R法和柱面弧长跟踪技术,对该结构进行了考虑初始缺陷的非线性全过程分析;并采用估算公式进行了校核。计算结果表明,特征值屈曲分析结果是局部失稳的极限荷载,而非线性屈曲分析结果是整体失稳的极限荷载。对于有局部刚度薄弱的结构,采用非线性屈曲分析得到的极限荷载更为合理。     

带缝钢板剪力墙性能研究

介绍自由侧边时带缝钢板剪力墙初始抗侧刚度的推导过程和理论根据,提出了缝宽剪切刚度减小系数,并对墙板进入塑性后的刚度退化进行理论探讨;对带缝钢板剪力墙平面外失稳和抗剪极限承载力这两种极限状态进行分析;通过有限元分析,指出竖向荷载、开缝参数等对四边固定带缝钢板剪力墙弹性屈曲临界力的影响,提出提高带缝钢板剪力墙实际工作效率的设想。     

残余应力对等截面H型钢梁屈曲性能的影响研究

以有限元分析软件ANSYS为工作平台,基于非线性板壳有限元理论,采用壳单元对等截面H型钢梁考虑双重非线性的全过程分析,从而对其屈曲性能进行深入的研究。通过变化构件腹板、翼缘的残余应力峰值,从荷载一位移曲线、承载力、变形的发展等方面入手,分析了残余应力对等截面H型钢梁屈曲性能的影响,获得了一些有价值的结论。     

连续开孔实腹梁整体稳定性计算方法

为研究腹板开孔H型钢梁在纯弯荷载作用下的整体稳定性,采用翼缘和腹板刚度分离的方法,从理论上推导出带有连续正方形孔洞的H型钢梁的抗侧刚度、自由扭转刚度和翘曲刚度计算方法,得到其弯扭屈曲临界弯矩表达式。利用有限元软件ABAQUS对相同截面不同跨度的H型钢实腹梁在纯弯荷载作用下的弯扭屈曲临界弯矩进行分析,并将有限元模拟结果和规范计算结果进行对比。采用经验证的有限元模型对带有连续正方形孔洞的H型钢梁进行分析,并将有限元模拟结果与推导公式的计算结果进行对比。以现有规范为基础,推导出带有连续正方形孔洞的H型钢梁的弯扭屈曲临界弯矩实用计算公式。结果表明:连续开孔梁实用计算公式具有较高的精确度。     

钢箱梁正交异性板受力性能分析

针对钢箱梁正交异性板结构,建立有限元模型,并进行计算分析和实测对比。结果表明,相对于传统解析法,有限元法能较好地模拟钢箱梁正交异性板的实际受力状态;在钢箱梁正交异性板局部加载中,横向最不利荷载位置为加载在U肋之上,且轮位中心处应力值最大;纵向最不利荷载位置为横隔板中间处,最大应力值在中间轮外侧;钢箱梁正交异性板整体刚度较大,横向车辆增加时对应的应力增加并不明显。