板的弹塑性弯曲有限元分析中的分层法

论述了板的弹塑性弯曲有限元分析方法,对屈服函数的选取作了分析,采用发展方法,着重分析了对板的弹塑性切性刚度矩阵的建立,所论述的分层计算方法对其它非线性板弯曲的有限元计算具有一定的参考价值。     

一种新的集成非线性杆件单元刚度矩阵的方法

对于非线性杆件单元,本文提出一种新的简便有效的集成单元刚度矩阵的算法。该方法直接从结构力学中的位移法的概念出发,通过解析积分或数值积分求解积分算子,由积分算子线性组合,能快速求解考虑弯、剪、扭、轴压等各种非线形刚度的杆件单元的刚度矩阵。该方法具有广泛的普适性,能适用于所有多项式、插值多项式、解析式、离散点描述的变刚度、变截面直杆的单元刚度矩阵集成计算。文中通过求解线性直杆单元刚度矩阵验证了该方法的正确性。     

考虑杆件失稳的单层网壳结构二阶计算方法

针对目前普遍采用的二阶分析方法存在的问题, 分别推导了考虑梁柱效应的受拉与受压杆件的位移插值函数。利用级数展开, 提出了同时适用于受拉与受压情况、考虑梁柱效应的杆件失稳前计算模型。引入杆件失稳判别条件与杆件失稳后计算模型, 建立了考虑杆件失稳的单层网壳结构二阶分析计算方法。算例分析表明:该文方法能较好体现二阶效应与杆件失稳对结构位移与承载力的影响, 具有较高的计算精度与效率。不考虑杆件失稳会高估结构承载力, 不考虑二阶效应无法准确计算结构响应, 因此对单层网壳结构进行分析计算时应考虑杆件失稳, 且采用二阶分析方法。     

考虑主材节点刚域影响的钢管输电塔变截面梁单元有限元模型

为了准确、快捷地计算加劲板和连接板形成的主材节点刚域对输电塔受力的影响,将考虑节点刚域影响的主材视为若干段段不同截面梁单元的组合。首先,推导了主材两端节点刚域横截面转动惯量和面积的公式;然后,根据能量原理,推导了变截面梁单元的单元刚度矩阵,并采用C++语言将它引入开源有限元软件OpenSees;最后,将主材及节点刚域采用变截面梁单元,常截面梁单元,变弹性模量梁单元及壳单元离散的有限元模型计算结果和塔架试验的实测结果进行对比。结果表明：常截面梁单元会低估主材的弯矩和最大正应力,而变弹性模量梁单元会低估输电塔的挠度,均会使设计偏于不安全;变截面梁单元和壳单元的计算结果均实测结果很接近,但前者计算量远小于后者。可见：变截面梁单元有限元模型兼顾了计算效率和精度。     

用于空间钢筋砼结构弹塑性分析的杆件多维恢复力模型

本文利用塑性理论建立了杆件多维恢复力模型，对空间框架结构进行了弹塑性地震反应计算，用试验结果检验了模型的合理性。     

无域积分的弹塑性边界元法的非线性互补方法

该文引入非线性互补方法来求解边界元法的弹塑性问题,其中方程组由内部点应力方程和反映塑性本构定律的互补函数形成。涉及的域积分采用径向积分法转化为边界积分。通过受内压的厚壁圆筒的应力、位移和荷载-位移情况表明了该算法的精度。     

粘弹性阻尼器控制的框架结构弹塑性地震响应分析

针对框架结构，采用粘弹性阻尼器来控制其地震响应，提出了粘弹性阻尼器的等效刚度矩阵和等效附加粘弹性力向量的概念，推导了子结构平面内的粘弹性阻尼器的有限元计算公式，在此基础上，提出了结构等效附加粘弹性力荷载的概念，采用拟外荷载法对安装了粘弹性阻尼器的框架结构的弹塑性地震响应进行了计算分析，开发了计算受粘弹性阻尼器控制的框架结构的动力特性、受控框架结构的地震弹性响应、受控框架结构的地震弹塑性响应的计算机程序。应用所开发的计算程序对一框架结构在粘弹性阻尼器控制下的地震响应进行了计算，计算表明，粘弹性阻尼器可以有效地控制框架结构的地震响应、采用拟外荷载法可以有效地求解受控结构的运动方程。     

考虑节点刚度的网壳杆件切线刚度矩阵

本文采用Timoshenko梁柱理论,推导出网壳杆件的切线刚度矩阵。该矩阵不仅考虑了两个主轴方向弯曲的耦合作用。而且考虑了节点刚度以及节点体大小的影响,对于位移的高阶项没有任何省略,其精度比C．Oran的切线刚度矩阵有很大程度的提高。通过对一单层网壳结构的算例分析,证明了该分析模型的正确性。     

考虑剪切变形的薄壁杆件分析

本文应用势能原理,讨论薄壁杆件的剪力滞后现象。导出以截面横向位移和节点纵向位移为未知量的有限元法的基本方程。算例表明,本方法计算量少,精度高,特别适用于分析高层建筑和桥梁结构。     

结构中裂纹杆件的动力学分析

杆系结构是一类应用广泛的工程结构，作为杆系结构的基本元素－杆件，常常受到拉、压、弯、扭的联合作用。裂纹杆件的扭转和弯曲，是现代工程结构中一类重要的问题。对于横截面带有裂纹的杆系结构的力学分析，文献上报道较少。本文在先前工作的基础上，进一步提出弯扭庆力函数的概念，将裂纹杆件的扭转问题、弯曲问题和弯扭复合加载问题纳入统一的框架之下进行讨论，得到了用弯扭应力函数表示的剪应力通用表达式。以偏心裂纹矩形截面杆件的扭转问题为例，利用单裂纹一般解及裂纹分割法，导出了问题一组广义柯西型奇异积分方程，通过数值求解，计算了裂纹杆件的扭转刚度以及裂纹尖端的应力强度因子。     

杆件结构非线性动力分析的多刚体方法

本文论述了杆件结构多刚体－弹簧系统模型的建立及其在平面弯曲情况下动力学方程的推导，文中用此方法对梁动力大变形与非线性材料的动力响应作了数值分析。     

考虑节点转动刚度的圆管杆件结构自适应有限元分析方法

为了判断杆件结构的有限元分析精度对节点转动刚度是否敏感,并据此调整杆件结构的离散方式,根据Zienkiewicz-Zhu后验误差估计理论,定义了正应力范数来衡量有限元的计算精度,推导了考虑节点刚度的梁单元节点力-位移公式,并以试算得到的梁/杆单元的两节点位移作为边界条件,根据半刚性节点位移-力的公式,给出了杆件需要采用梁单元、杆单元、梁+弹簧单元离散的节点刚度范围,然后通过试算确定杆件结构的合理离散方式。在ANSYS中用APDL语言实现以上算法,并以2个简单结构为例说明了该算法的流程并验证了它的正确性。     

考虑杆件初弯曲的网壳弹塑性稳定性的弱形式求积元分析

初始缺陷是影响网壳稳定性的主要因素之一。技术规程建议的一致缺陷模态法综合考虑了结点的位置偏差与杆件的初弯曲,但现有计算方法难于便捷地单独全面体现初弯曲的影响。该文基于几何精确梁理论构造了一种弱形式求积元模型。通过引入纤维模型模拟材料非线性,结合柱面弧长法实现了对空间曲梁结构的弹塑性大位移分析,通过算例验证了提出模型的有效性。该模型构建不需具体指定位移形函数,避免了使用有限元软件中的复杂建模过程。运用该模型计算了几类典型网壳在杆件初弯曲方向随机分布,不同弯曲挠度下的极限承载力。计算结果表明,在现有钢结构生产工艺下杆件初弯曲的缺陷对于网壳稳定性的影响较小,不起控制作用。通过与一致缺陷模态法的计算结果和空间网格结构技术规程计算的承载力进行对比,对规范的承载力计算公式提出了考虑特殊网壳形式及材料屈服强度的改进建议。     

考虑节点偏差、杆件缺陷与偏心的单层三向柱面网壳稳定性研究

单层柱面网壳属于缺陷敏感型结构.为了理清节点偏差、杆件缺陷与杆件偏心对其稳定承载能力的影响程度:提出了能同时考虑三种缺陷的力学模型,并详细阐述了各种缺陷的实现方法;深入研究了三种缺陷及其耦合作用对柱面网壳稳定承载能力的影响规律;提出了确定三种缺陷最不利组合形式的方法.主要得出如下结论:柱面网壳稳定承载能力对节点偏差最为...     

考虑剪切变形的薄壁杆件稳定分析

本文提出了一种基于势能原理的薄壁杆件稳定分析的半离散方法。采用转换B₃样条函数作为横截面纵向位移的插值函数,通过变分原理,导出控制微分方程及自然边界条件,利用常微分方程求解器求解。分析时放弃了古典理论关于杆壁中线剪应变为零或剪力流为常数的假设,很好地描述了剪力滞后现象。本方法适用于任意截面形状的薄壁杆件,能够灵活、精确、有效地进行薄壁杆件在轴压与纯弯作用下的稳定分析。算例的快速收敛说明了计算结果的可靠性。     

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。     

纤维增强复合材料弹塑性性能的细观研究

基于Mori-Tanaka方法和Eshelby等效夹杂理论,建立弹性阶段基体和纤维平均应力之间的桥联矩阵,导出了该矩阵各元素的显式。鉴于工程实际材料对柔度矩阵对称性的要求并考虑组分材料物理性能和细观几何特征等因素的影响,对所导出的桥联矩阵进行合理简化。引入与基体等效塑性应变相关联的修正参数,以此确定纤维和基体中应力分配。数值结果表明,本文中建立的复合材料非线性理论模型与实验结果吻合较好。      

弹塑性复合材料多尺度计算的模型与算法研究

对材料非线性多级分析的计算模型与算法进行研究,重点是单胞分析算法构造问题。采用近似技术建立非线性分析的本征应变矩阵,使方法具有简单与实现方便的特点,在此基础上构造了针对弹塑性材料均匀化分析的一致性算法,以两种材料组成的复合材料为例进行了例题计算,验证了文中方法的有效性。并讨论了进一步值得研究的问题。     

刚性有限元弹塑性分析的网格相关性

本文通过理论分析模型及算例检验证明，采用刚性有限元进行弹塑性分析的计算结果与网格剖发形式相关。刚性有限元的这一缺点，可通过加密网格，采用不规则形状单元及沿可能屈服面方向划分单元交界线的方法加以改善。     

基于DRAIN-2DX的结构弹塑性分析

静力弹塑性分析作为一种新的结构抗震性能评估方法,近些年得到很大的推广.本文着重介绍了DRAIN-2DX软件的主要技术特点和各部分构成以及其主要的分析功能.通过一个高层框架的例子说明它在pushover分析上的应用.