桁梁结构空间计算的三节点截面

利用二次多项式位移函数导出了一个桁架结构的三节点截面桁段单元,提出了桁梁空间计算的三节点截面桁段有限元法,该方法适当地考虑了主桁弦杆节点刚性,桥面系横梁局部弯曲,斜桥门架及横联横梁局部弯曲的影响.算例表明,计算结果可靠、自由度较少,比较适用于大跨度桁梁桥的空间结构计算分析.     

拱——桁梁组合体系侧倾稳定分析有限元法

本文提出了拱——桁梁组合体系桥梁的侧倾稳定分析方法.整个结构除拱门架部分划分为子结构单元外,其它均划分为连续体组合单元.作者演引了几何刚度矩阵及子结构单元与连续体单元间的变换矩阵。并编制了程序,对正在建造的一座长江大桥进行了稳定计算.计算结果表明结构有足够的侧倾安全度.此外,对该桥型做了侧倾稳定模型实验,试验结果证明本方法有良好的精确度.     

桁梁结构空间计算的三节点截面桁段有限元法

利用二次多项式位移函数导出一个桁架结构的三节点截面桁段单元,提出了桁梁空间计算的三节点截面桁段有限元法,该方法适当地考虑了主桁弦杆节点刚性,桥面系横梁局部弯曲,斜桥门架及横联横梁局部弯曲的影响,算例表明,计算结果可靠、自由度较少,比较适用于大跨度桁架桥的空间结构计算分析。     

钢筋砼桁梁桥侧倾稳定性分析的超级单元法

针对钢筋砼箱形截面桁梁桥的侧倾稳定性分析 ,提出一种基于薄壁杆件理论的新型超级单元 .通过采用结构矩阵分析中的逆步变换原理和静态凝聚方法 ,得到了超级单元刚度矩阵 ,并利用文中提供的算法编制了FORTRAN语言计算程序LSAP .由于超级单元具有较少的自由度 ,所以本文算法降低了对计算机内存和计算机时的需求 ,利用微机即可有效地分析工程问题 .文中对一桁梁桥设计方案进行了实际计算 ,并与桁梁桥挠曲扭转理论计算结果进行了对比     

钢筋砼桁梁侧倾稳定性分析的超级单元法

针对钢筋砼箱形截面桁梁桥的侧倾稳定性分析,提出一种基于薄壁杆件理论的新型超级单元。通过采用结构矩阵分析中的逆步变换原理和静态凝聚方法,得到了超级单元刚度矩阵,并利用文中提供的算法编制了FORTRAN语言计算程序LSAP。由于超级单元具有较少的自由度,所以本文算法降低了对计算机内存和计算机时的需求,利用微机即可有效地分析工程问题。文中对一桁梁桥设计方案进行了实际计算,并与桁梁桥挠曲扭转理论计算结果进行了对比。     

矩形板动力刚化有限元分析

在有限元方法中首次引入了单元耦合形函数（阵）,以此将单元弹性位移表示成为单元结点位移的二阶小量形式,利用几何非线性的应变－位移关系式,在小变形假设条件下确定了单元耦合形函数,在此基础上,根据Ｋａｎｅ方程,运用模态坐标压缩,并采用适当的线性化处理,得到了包含动力刚度项的线性动力学方程,针对矩形板编制了动力刚化有限元分析程序,仿真算例证明了理论和算法的正确性。     

框架结构稳定分析的多参数空间梁单元

引入跨中竖向位移，采用多参数确定空间单元位移函数，并用子结构法消去竖向位移参数，推导空间梁单元几何刚度矩阵及考虑跨中竖向位移后的固端力增量。本法对空间框架进行稳定分析，计算量没有增加，精度却有较大提高。     

含超单元连接子结构的自由界面模态综合法

根据模态综合法中连接子结构的定义,认为连接子结构实际上是一种将全部界面坐标作为主自由度的超单元.在此基础上,分别利用静力变换和动力变换将连接子结构变换成超单元,推导了界面位移和界面力双协调条件下的自由界面模态综合法(超单元间接法).该法保留了自由界面法的可大大缩减系统自由度、精度高的优点,并且由于引入了超单元连接子结构,可合理近似集中阻尼,在局部非线性结构动力分析问题中亦具有广泛应用前景.最后,将超单元间接法应用于自动化码头桁架桥结构的固有频率和地震反应计算,将铅芯橡胶支座视为超单元连接子结构,分析了静力变换和动力变换超单元间接法的计算精度和效率,并得到了在铅芯橡胶支座不同配置形式下桁架桥的固有特性.     

新型钢-砼组合简支桁梁桥自振频率研究

建立了钢-砼组合简支桁梁桥振动性能的力学分析模型,并推导了基于自由界面模态综合法计算结构自振频率的基本原理和公式,以西平铁路80m钢-砼组合桁梁桥的实桥模型为基础,应用有限元软件Midas建立了钢-砼组合桁梁桥模型并对其进行了模态分析,通过脉动试验的自振频率测试结果和有限元分析结果验证了自由界面模态综合法计算桥梁自振频率的准确性和高效性,采用有限元数值计算的方法研究了桥面宽度、腹杆和横撑刚度、槽型梁及上弦杆截面尺寸对钢-砼组合桁梁桥自振频率的影响.     

大跨度斜拉钢管混凝土拱桥屈曲分析

以某大跨度斜拉钢管混凝土拱桥为研究对象,利用有限元软件ANSYS建立该桥的空间有限元模型,计算该结构的线弹性和几何非线性屈曲稳定系数、屈曲模态,分析结构稳定性能的特点,并与同等跨度的系杆拱桥稳定性能进行了对比分析.结果表明:横向刚度对结构稳定性起控制作用,屈曲模态表现为面外对称侧倾失稳,线弹性屈曲稳定系数大于4.0,结构的稳定性满足使用要求;拉索对系杆拱结构面内稳定贡献较大,对结构面外稳定贡献非常小;结构面外和面内稳定系数均比同等跨度系杆拱桥高;关键位置的位移、应力时程曲线图中几何非线性现象不明显,几何非线性对结构屈曲的影响程度较小.     

列车与刚梁柔拱组合系桥系统的地震响应分析

主要讨论地震荷载作用时车桥系统的动力响应特征及对行车稳定性的影响。建立了地震作用下综合考虑输入地震波、轨道不平顺和车辆蛇行运动的车桥体系振动的动力分析模型，推导了体系动力平衡方程组。通过对系统输入各种典型的地震波，在计算机上模拟了列车过桥的全过程动力响应。计算了桥梁的线性和非线性响应，研究了列车荷载及桥梁下部结构刚度对地震响应的影响，以一座刚梁柔拱组合系桥为例，研究地震发生时桥上列车的运行稳定性和这种桥梁的位移、速度和加速度等动力响应特性。     

Space shape finding FE analysis for suspension bridge based on CR formulation method

The problem of geometric non-linearity simulation for spacial cable system was solved by introducing the truss element based on corotational coordinate (CR) system, cable structure materials and node coordinates and automatic refreshing algorithms for element internal force. And the shape-finding problem for maneuvering profile was solved with the Newton-Raphson based on energy convergence criteria with search function. This has avoided the regular truss element assumption extensively used in traditional methods and catenary elements which have difficulties in practical application because of the complicated formulas. The use of CR formulation has taken into account the stiffness outside the cable plane via a geometric stiffness matrix, realizing the 3D space analysis of a cable bridge and improving the efficiency and precision for the space geometric non-linearity analysis and cable structure, and enabling more precised simulation of geometric form finding and internal force of the large span suspension bridge main cable under construction.     

考虑索端刚臂的斜拉桥空间拉索非线性分析

为解决斜拉桥空间拉索在塔和梁上锚固点的刚性连接计算问题,在基于微分法导出考虑垂度效应的非线性空间杆元切线刚度矩阵的基础上,根据索端刚臂在受力后只有刚体运动而本身不变形的特点,将刚臂视为空间矢量,利用空间矢量有限转动公式及微分方法,导出了结构坐标系下刚臂两端的位移之间和杆端力之间的总量及增量关系.最终获得两端带任意刚臂的斜拉索空间杆元切线刚度矩阵表达式,编制了相应的斜拉桥几何非线性有限元计算程序,对经典桁架算例、带刚臂的三杆空间桁架和施工阶段的斜拉桥进行了空间几何非线性分析.计算结果表明:本文方法能解决斜拉桥空间拉索在塔和梁上锚固点的刚性连接计算问题,为斜拉桥进行几何非线性精细分析提供有力工具.     

Stability Analysis of Spatial Cubic Spline Geometric Nonlinear Beam Element Considering the Second-Order Effect

To analyze the stability problem of spatial beam structure more accurately,a spatial cubic spline geometric nonlinear beam element was proposed considering the second-order effect.The deformation field was built with cubic spline function,and its curvature degree of freedom (DOF) was eliminated by static condensation method.Then we got the geometric nonlinear stiffness matrix of the new spatial two-node Euler-Bernoulli beam element.Several examples proved calculation accuracy of the critical load by meshing a bar to one element using the method of this paper was equivalent to mesh a bar to 3 or 4 traditional nonlinear beam elements.     

含开口薄壁杆的空间结构热屈曲有限元分析

针对含开口薄壁杆件的大型空间柔性结构热屈曲问题,发展了一种包含翘曲自由度的二节点开口薄壁杆单元。该单元考虑了约束扭转与弯扭耦合效应,同时考虑了热应力对几何刚度阵的影响,可进行空间杆系结构的热屈曲分析。简单梁模型算例表明:该方法求得的各阶屈曲温度临界值和屈曲模态与AN SY S薄壳有限元解吻合较好;并且由于考虑了开口薄壁杆的特性,热首先引起杆件的弯扭耦合屈曲。对哈勃太空望远镜太阳帆板的简化模型进行了热屈曲分析,成功地解释了热使该太阳帆板发生扭转屈曲的原因。     

基于U.L列式的悬索桥施工过程模拟分析

基于U.L列式的虚功增量方程,引入合理的位移模式,导出了悬链线索元切线刚度矩阵的显示表达式,进而建立起了分析悬索桥结构更为精细的几何非线性有限元法.运用该方法并结合悬索桥的施工特点,提出了一种精确模拟悬索桥施工全过程的迭代算法,可得出各施工阶段的施工理想状态.算例结果表明:此方法收敛快、精度较高.图5,表2,参10.     

钢框架受风与地震作用的统一非线性矩阵分析理论

提出的矩阵化的二阶弹塑性分析理论，易于程序化，可用于受水平风或地震作用的钢框架的响应计算，文中首先概述了用于钢框架分析的各类单元刚度方程，提出的梁一柱单元刚度矩阵可用统一的方法考虑几何非线性，材料非线性和单元剪切变形的影响，其次，建立了连有节点域的扩展柱单元及带有连接和节点域的混合梁单元的刚度方程，可以考虑节点域剪切变形和梁－柱连接柔性的影响，节点区单元，混合梁单元和扩展柱单元矩阵方程可方便地用于     

空钢管桁肋式拱桥主拱部分极限承载力分析

运用大型有限元软件ANSYS,同时采用3种分析极限承载力的方法(线性屈曲法,几何非线性法与同时考虑几何非线性和材料非线性法),对设计中的空钢管桁肋式拱桥———湘江特大桥主跨的主拱进行极限承载力计算分析.分析结果表明,在计算空钢管桁肋式拱桥极限承载力时考虑双重非线性方法求解极限承载力得出的结果比线性方法更符合实际情况.     

空间网架结构竖向抗震性能的简化计算

将网架简化为考虑剪切变形的交叉梁系，用有限元法分析其竖向抗震性能，在动力分析中，忽略转动惯量的影响，对总刚矩陈进行刚度集聚，建立网架竖向振动方程，然后通过子空间迭代计算其自振频率和振型，再利用振型分解反庆谱法求各振型下竖向地震作用效应并进行组合，文章同时给出了梁元法与空间桁架位移法精确解的误差比较，其精度满足工程要求，并且计算速度快，所占存贮空间少。