双向偏心受压钢筋混凝土柱稳定性分析

文中给出钢筋混凝土柱承受双向偏心压力时分析其承载力和稳定性的标准有限元公式。公式同时考虑了钢筋、混凝土材料非线性和几何非线性特点，单元刚度表达成材料非线性刚度与几何非线性刚度的简单叠加。在钢筋混凝土双向偏心受压柱极限承载力分析中既考虑了柱变形对稳定性的影响，也考虑了材料非线性对柱刚度的削弱。计算机分析结果与实验结果符合较好。     

钢管混凝土叠合柱-钢筋混凝土梁节点滞回性能有限元分析

为了研究钢管混凝土叠合柱-钢筋混凝土梁节点的传力机理,基于ABAQUS有限元软件建立了非线性有限元模型。模型主要考虑材料和几何的非线性、混凝土在往复加卸载下的塑性损伤退化、钢筋和混凝土的粘结滑移。和试验结果对比表明:研究所采用的有限元模型对于梁端力-位移滞回曲线关系、节点刚度和梁极限抗弯承载力的模拟与试验结果吻合良好,验证了该有限元模型可以用于该类节点的抗震性能分析。     

钢管混凝土柱与组合梁端板连接的非线性有限元分析

为了研究钢管混凝土组合框架梁柱半刚性连接的受力性能与破坏形式,本文采用ABAQUS软件建立了钢管混凝土柱与钢-混凝土组合梁端板连接的非线性有限元模型。该模型考虑了材料非线性、几何非线性和复杂接触问题,确定了钢管核心混凝土和楼板混凝土的本构关系模型、各组件的复杂接触关系。研究了组合节点的柱端水平荷载-水平位移关系曲线和破坏形式,并用试验结果验证了计算结果的准确性。进行了大量的参数分析,获得了在正、负弯矩作用下影响组合节点极限承载力和初始刚度的主要参数。研究结果表明:所建立的钢管混凝土柱与钢-混凝土组合梁端板连接的有限元模型具有较好的准确性,可以为半刚性钢管混凝土组合框架的理论研究提供参考依据。     

冷弯薄壁型钢四肢双箱形拼合柱轴压性能有限元分析

利用ABAQUS有限元软件建立的有限元模型考虑了材料、接触非线性和几何缺陷等因素,分析了试件长细比、腹板宽厚比对拼合柱的极限承载力影响。分析结果表明:长细比对冷弯薄壁型钢四肢双箱形的轴压极限承载力有较大影响,随拼合柱长细比的增加,拼合柱极限承载力逐渐降低;由不同板材厚度引起试件腹板宽厚比的不同对相同长度试件的极限承载力以及刚度有较大影响;板材厚度和试件长度相同时,试件腹板高度从92mm增加到143mm,试件的极限承载力变化不大。     

钢—竹组合柱有限元分析

运用ABAQUS有限元分析软件,建立了钢—竹组合柱的有限元计算模型,考虑几何非线性和材料非线性,分析了钢—竹组合柱的力学性能,探讨了不同钢板厚度对组合结构承载力的影响,为钢—竹组合结构的深入研究提供参考。     

外挂预制混凝土墙板装配式钢框架结构抗震性能研究

为了探究带有外挂预制混凝土墙板的装配式钢框架结构的抗震性能,文章利用ABAQUS有限元软件建立了数值模型,选取合适的材料本构,同时考虑了节点连接界面接触、材料非线性以及几何非线性。保持柱端轴向荷载恒定,通过施加低周往复荷载作用,研究了柱端轴压比及外挂预制混凝土墙板对结构受力性能的影响。研究表明:在一定范围内施加柱端轴向荷载能够提高结构抗侧刚度;采用外挂墙板点式连接时,钢框架结构整体刚度及水平抗侧承载力略有提高。     

方钢管再生混凝土短柱轴压承载力有限元分析

利用有限元软件ABAQUS对方钢管再生混凝土短柱轴压承载力进行非线性分析,建立了适用于有限元分析的钢管和再生混凝土本构关系模型;利用极限平衡法推导方钢管再生混凝土短柱轴压承载力计算公式函数类型;利用计算结果拟合出方钢管再生混凝土短柱轴压承载力的计算公式。研究结果表明:所提出的材料本构关系模型可以较好地满足对方钢管再生混凝土短柱轴压承载力进行模拟分析的要求,通过模拟获得的计算结果与相关试验结果差异较小,所建立的方钢管再生混凝土短柱轴压承载力计算公式能够较准确地计算构件极限承载力。     

铝合金方管开孔柱轴压性能研究

采用试验研究和有限元数值分析方法,对6061-T6系列的铝合金方管开孔柱的轴心受压性能进行研究,建立了同时考虑材料非线性和几何非线性的有限元数值模型,对短柱和中长柱的屈曲模式进行模拟,并通过数值模拟结果提出了开孔柱极限承载力的计算方法。利用该有限元模型针对孔洞的存在、大小、数目、位置对铝合金开孔柱的承载力和屈曲模式的影响进行了全面的分析,并通过对比铝合金未开孔轴心受压构件的计算方法与冷弯薄壁型钢开孔轴心受压构件的计算方法,结合数值模拟结果,提出了铝合金开孔轴心受压构件的计算公式。     

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。     

大跨度斜拉立体桁架的极限承载力及影响因素分析

本文针对常用的斜拉立体桁架两塔柱三跨结构形式,基于UL列式,采用混合有限元,分别按空间（面外自由）和平面（面外自由度约束）两种模型,进行了线性、几何非线性、材料非线性以及同时考虑两种非线性的屈曲分析和比较,得出了结构的极限承载力。研究表明,空间模型比平面模型的安全因子低。线性屈曲和只考虑几何非线性屈曲两种模型的安全因子差别较大,而考虑材料非线性和双重非线性两种模型的安全因子比较接近。几何非线性对斜拉立体桁架的极限承载力影响较小,其结构极限承载力主要由材料非线性控制。立体桁架的塑性部位出现在塔柱附近的腹杆和弦杆,以及跨中附近的弦杆以及拉索附近的弦杆。此外,探讨了塔高、桁架高度、索距以及拉索刚度对结构极限承载力的影响,其中索距对结构的极限承载力影响最大。     

任意截面钢筋混凝土双向偏压构件材料及几何非线性分析

本文应用钢筋和混凝土的材料非线性本构关系，推导建立了任意截面钢筋混凝土双向偏压构件梁柱单元几何非线性分析公式。梁柱单元刚度矩阵借助于形函数和截面刚度矩阵形成。所建立的考虑大位移影响的单元刚度矩阵是小位移刚度矩阵和其它几个矩阵的简单叠加。文中给出的标准有限元公式既简单明了又节省计算时间，得到的理论分析结果与实验结果吻合很好。     

运营阶段悬索桥钢筋混凝土加劲桁梁有限元分析方法研究

采用传统分析方法对悬索桥钢筋混凝土加劲桁架结构进行分析,结果表明在运营荷载作用下构件计算内力普遍存在偏大问题。本文考虑结构几何非线性和材料非线性的影响,提出了该类结构杆件刚度考虑混凝土材料非线性影响的模拟方法,对某悬索桥进行了有限元分析及承载能力检算分析,并将计算分析结果与荷载试验结果进行对比分析,结果表明,运营阶段结构内力计算时,几何非线性效应不明显,考虑混凝土构件开裂对杆件刚度的折减影响,使构件受力状况与实际状况更加吻合。     

张弦空间结构的非线性分析

运用非线性有限元基本理论研究张弦空间结构的非线性特征。针对5个张弦空间结构工程,研究结构的几何非线性、材料非线性和边界条件的状态非线性特征,揭示其基本力学特性。分析表明:张弦空间结构的刚性构件体系贡献了结构的线性刚度,结构的变形协调使拉索应力刚化进而增大结构的几何刚度;对索施加初始预拉力可以增大结构几何刚度,但不影响结构总刚度增量的变化规律;结构总刚度的非线性部分随荷载步的改变而更新,结构分析须先确定结构所处的荷载工况;结构材料进入塑性后表现为结构总切线刚度中线性部分的降低,当结构达到弹塑性极限承载力时表现为结构材料失效。基于张弦结构的自平衡特性,当张弦空间结构滑动支座滑移达到滑程时,结构的边界条件转变为相应的铰支座或弹性支座。通过屋盖结构支座附近同位置且同方向的下部支承结构体系的刚度与屋盖邻支座区域杆件体系刚度的比较,可方便准确地对屋盖单独模型进行屋盖结构在实际工作环境中边界条件的模拟。     

A Simplified Plastic Zone Method for Frame Analysis

Abstract: A methodology for the geometric and material nonlinear analysis of plane steel frames suitable for implementation in a microcomputer or personal computer platform is presented. The proposed procedure takes into consideration both geometric and material nonlinearities in its formulation. Geometric nonlinearity in the form of member and frame instabilities is accounted for by the use of pseudo-joint loads derived from the geometric stiffness matrix of the structure. Material nonlinearity in the form of cross-sectional plastification and progressive member yielding is accounted for by the use of a cross-sectional plastification model and the concept of effective member stiffness. Since both cross-sectional plastification and spread of yield along member length are considered in the analysis, the proposed approach is regarded as a plastic zone model. Unlike conventional plastic zone models in which intensive computations are required to obtain solutions, the proposed model employs simplified procedures by which spread of plasticity in the structural frame is accounted for in an approximate manner. Despite its simplicity, the proposed model gives reasonably accurate results when compared with other more rigorous approaches. To verify the applicability of the approach in predicting inelastic frame behavior, the proposed method was used to analyze a variety of frame structures. The results, expressed in terms of load-deflection responses, member forces, and moments, compared well with those obtained using other more elaborate inelastic analysis methods.     

局部火灾下钢框架结构整体性能的非线性分析

本文用有限元法对局部火灾下钢框架结构的整体性能进行了分析，分析中考虑了包含温度变形影响的几何非线性、随温度升高材料性能的不断变化以及杆件截面温度分布不均匀等因素的影响。基于虚功原理，文章导出了温度荷载矩阵、温度几何刚度矩阵等概念，并编制了用于计算任意温度状态下结构的极限承载力或任意荷载状态下结构的温度极限值的有限元程序。同国外试验结果的比较验证了本文分析的正确性。     

大跨径拱桥拱轴线参数对几何非线性影响研究

针对目前拱桥非线性研究现状,对钢管混凝土劲性骨架拱桥改变其参数的1 000多个模型,用ANSYS有限元程序进行线性和非线性分析,并进行比较分析,得出拱桥的拱轴线参数对几何非线性的影响,为此类桥型设计提供经验。     

Shear behavior of partially encased composite I-girder with corrugated steel web: Numerical study

Shear behavior of partially encased composite I-girders with corrugated web has been investigated analytically and numerically in this paper. A 3-D finite element model with geometric and material nonlinearity is established and verified by the experiments. Subsequently, a parametric study is carried out to examine the effects of geometric and material properties on the shear behavior which includes corrugation, height, thickness, connection degree between steel web and concrete encasement. It is found that the ultimate shear strength of steel I-girders is improved with increases in the thickness, height and yield strength of corrugated web, while the ultimate shear strength of partially encased composite I-girders increases with the thickness, yield strength of corrugated web and the thickness, compressive strength of concrete encasement. However, the stud stiffness has little influence on the ultimate shear strength. Moreover, the concrete encasement improves the shear strength of steel I-girders, the degree of improvement increases with the thickness and compressive strength of the concrete, but decreases drastically with the thickness of corrugated web. Therefore, it is suggested that concrete should be poured on the corrugated web with thin thickness or low yield strength to prevent buckling occurrence before yielding of steel web. Finally, shear strength prediction equations are proposed and verified by numerical results. The calculated shear strength agree well with the numerical results for steel I-girders before and after composite with concrete, which indicates that the proposed analytical equations can be applied to predict the shear strength of such partially encased composite girders with corrugated web.     

基于近似Woodbury公式的梁单元几何大变形分析

工程结构发生材料非线性时，往往伴随着几何大变形行为。而在非线性分析过程中，刚度矩阵的分解和求逆是不可避免的。该文将隔离非线性有限元法嵌入到更新拉格朗日格式中，建立了考虑材料非线性和几何大变形行为的梁单元控制方程。为了实现控制方程的高效求解，提出了近似Woodbury公式，其核心思想是：与舒尔补矩阵相关的线性方程组采用组合近似法求解，实时变化的整体刚度矩阵被假定在一段时间内保持不变，从而避免矩阵的实时更新和分解，拓宽了Woodbury公式的应用范围。依据时间复杂度分析，对该文方法进行了效率评估。结果表明：对于结构出现大范围材料非线性时的几何大变形问题，近似Woodbury公式依然具有高效性；通过对某钢筋混凝土框架结构进行地震反应分析，论证了该文方法在满足工程精度要求的前提下，能够高效求解结构出现大范围材料非线性时的几何大变形问题。