平面曲梁单元有限元分析模型

从分析曲梁单元非线性几何方程入手，由其切线刚度矩阵的一般形式推导建立几何非线性劲度矩阵的具体表达式，力图实现一种曲梁单元有限元分析模型。建立了坐标转换矩阵及几种常见荷载的处理方法，成果全部采用适合ＦＥＭ编程的矩阵形式，满足工程计算需求，用模型初步设计了计算程序，用曲梁单元模拟拱结构，可得到比其他单元更精确的结果。     

多因素耦合影响下的杆系结构几何非线性分析

通过分析横向剪切对梁单元的影响、轴心力的二次影响以及约束扭转时翘曲引起的二次剪应力效应 ,引入了翘曲函数及三次多项式的扭转模式 ,得出了 7个自由度的杆系结构精确模型 .在几何非线性分析中 ,考虑了轴向荷载、平面弯曲、剪切、约束扭转翘曲以及荷载 -变形各效应的耦合 ,基于此建立了变形状态几何非线性分析的切线刚度矩阵 .利用建立于弧长法基础上的球面显式迭代 -增量法 ,进行了空间结构的几何非线性全过程分析 .     

索结构几何非线性分析的悬链线索单元法

基于索的基本假定和悬链线平衡方程,通过对沿索曲线均布荷载作用下的索段分析,得到了索端力和索的几何线形之间的对应关系;进一步通过索单元的柔性迭代分析,获得了内力改变和位移增量之间的关系,进而得到索单元的刚度矩阵和节点力,从而建立起了空间悬链线索单元的几何非线性有限元分析方法.经典算例结果证明了空间悬链线索单元的正确性,同时具有较高的精度,可为大跨度悬索桥、斜拉桥以及张拉结构等几何非线性较强的结构精确分析提供强有力的计算工具.     

钢筋混凝土杆单元的切线刚度矩阵

应用非线性有限元原理，在正确考虑钢筋和混凝土材料特性的基础上，推导了钢筋混凝土杆单元的切线刚度矩阵．该矩阵考虑了杆单元的材料非线性、几何非线性、轴力二次矩、加载历史、钢筋的粘结滑移和混凝土的裂面效应等因素．编制了相应的结构非线性滞回全过程分析程序，运用该程序对两榀混凝土试验门架在水平反复荷载下的试验结果进行模拟计算，计算值与试验结果吻合良好．本文程序实现了混凝土杆系结构包括下降段在内的非线性滞回全过程分析，为该类结构在低周反复荷载下的抗震性能研究提供一个准确、实用的工具     

多因素耦合下深水钢管桩偏位简化计算方法

栈桥深水钢管桩属柔性、缺陷敏感结构，而目前尚无综合考虑几何初始缺陷、施工荷载和水流荷载耦合作用下桩顶偏位的简化计算方法，较难考虑深水钢管桩的非线性效应从而带来安全隐患。将水流荷载简化为倒三角分布荷载，分别采用水面以下、以上钢管桩的弹性稳定平衡微分方程，在考虑几何非线性的条件下推导出钢管桩偏位理论计算公式。在此基础上,选取不同长度钢管桩为研究对象，探究几何初始缺陷、几何非线性对钢管桩偏位的影响规律，并通过理论推导对偏位理论公式进行简化，以便于工程实际应用。分析结果表明,倒三角水流荷载简化模型在考虑几何非线性时的计算结果与不考虑几何非线性时结果相差较大,更符合柔性结构受水流荷载作用特点，为钢栈桥使用过程中考虑水流荷载影响及钢管桩桩顶侧移控制提供了方法支撑和切实可行的技术手段。     

斜拉网壳结构的非线性地震响应特性

斜拉网壳结构是新型结构类型,可实现用较小构件截面尺寸跨越更大空间的要求。据此推导了空间杆单元几何非线性刚度矩阵,简述了斜拉索非线性问题,给出了地震作用下斜拉网壳结构非线性地震响应计算策略;数值分析了该类结构非线性地震响应问题,并与网壳结构计算结果进行对比。     

薄膜结构的找形及荷载分析

用大变形几何非线性有限元法对薄膜结构进行形和荷载分析，建立了薄膜单元和索单元的皱折分析公式，给出了薄膜结构实例。     

平面运动弹性梁杆系统动力分析的实用方法

提出了平面运动弹性梁杆系统动力分析的、较为通用的实用方法．按本文方法形成的几何非线性系统平衡方程，具有在所有系数矩阵和荷载列阵中都不含未知变量的二阶导数的特点，便于求解     

空间薄壁梁完全拉格朗日格式几何刚度矩阵

根据Timoshenko梁理论和Vlasov薄壁杆件理论,通过设置单元内部节点,对弯曲转角和翘曲角采取独立插值的方法,建立了可以考虑剪切变形、弯扭耦合和二次剪应力影响的空间薄壁截面梁几何非线性有限元模型。以拉格朗日格式描述几何非线性应变推得几何刚度矩阵.算例表明所建立模型具有良好的精度,适用于空间薄壁结构的几何非线性有限元分析.     

计入结构几何非线性影响时斜拉桥可靠度分析

应用响应面法,考虑斜拉桥的几何非线性效应以及材料、几何尺寸、外部荷载等的随机性,分析了斜拉桥正常使用极限状态下的可靠度,研究表明响应面法是求解斜拉可靠度的有效方法,不计入几何非线性,结构计算结果偏于不安全,因而,在斜拉桥的可靠度分析中有必要计入结构几何非线性的影响。     

承受非比例荷载的结构稳定分析

本文讨论了承受非比例荷载的结构临界荷载计算,导出了有限元分析的修正单元刚度矩阵。本文方法对工程结构设计有实用价值。     

拱的结构分析

采用节点柔度矩阵的方法,通过求逆和刚度平移矩阵最后形成曲杆单元刚度矩阵,采用卡氏第二定理求出单元荷载等效节点力,然后与节点荷载叠加,形成结构荷载．通过计算对比,精度大大提高．     

下套拱加固石拱桥复合拱圈极限承载力研究

下套拱加固石拱桥形成的复合拱圈由石块、砂浆、混凝土和钢筋四种材料组成,而且属于二次受力结构,受力复杂.采用分离模型和整体连续体模型相结合的方法,提出复合拱圈的极限承载力有限元计算方法.有限元计算结果与试验结果吻合良好,表明有限元计算方法能够反映复合拱圈的受力性能.应用该方法,对某实桥进行了分析,结果表明,复合拱圈在半跨均布活载和L/4集中活载联合作用下的破坏模式为四铰破坏,第二个铰出现时荷载已达极限荷载的77.9%.复合拱圈的极限承载力随着集中活载占总活载的比例的增大而减小,随加固层厚度和配筋率的增大而增大.加固层混凝土的强度对复合拱圈的极限承载力影响较小,因此,加固层不必采用高强混凝土.     

空间钢框架弹塑性稳定分析的一种数值方法

采用杆系有限元地空间钢框架结构进行整体稳定分析，并推导出空间塑性铰单元稳定刚度矩阵，本法可适用于任意形式的空间框架结构，并能给出结构的荷载位移曲线，所获得的数值结果与有关实验数据吻合得较好。     

结构动力模型修正中的一类矩阵反问题

在实际工程中,由有限元模型得到的计算值与通过试验获得的测量值之间往往存在偏差,为了能够精确预测结构的动力响应,依据测量信息修正存在的动力模型是非常必要的.本文考虑用不完备复模态测量数据修正粘性阻尼矩阵的问题.在假定分析质量矩阵与分析刚度矩阵是精确的情况下,通过求解一个约束最优化问题,得到了满足特征方程的加权Frobenius范数意义下的最优对称非负定修正矩阵.     

基于元／网格动量传递的离散元与有限元耦合的时空多尺度算法

建立了时间多尺度与空间多尺度兼顾的离散元与有限元耦合的时空多尺度计算模型,并推导了基于元/网格动量传递的力学和动力学参变量的过渡算法,实现了离散元与有限元耦合过渡区内参变量信息的合理交换,从理论上解决了时空多尺度计算中离散元区域与有限元区域之间物理和力学特征的光滑过渡问题.通过弹性应力波在细长杆中传播的算例,验证了该时空多尺度数值计算方法具有较高的准确性和计算效率.     

恒荷载下结构极限分析的弹性模量缩减法

基于塑性极限分析的基本原理,提出一种考虑恒荷载效应的结构极限承载力分析的弹性模量缩减法.利用线弹性有限元迭代计算求解活荷载的极限值,并且在每一步迭代计算中将恒荷载视为伪活荷载,并和活荷载一起按比例增加.结合能量守恒原理和广义屈服准则建立离散单元弹性模量的调整策略,提出了结构广义承载空间中的活荷载极限值的迭代求解格式.在...     

网壳结构分析的超级元法

提出了一种分析大型网壳结构的二维矩形超级元，给出了超级元分析的基本公式，其做法是将大型网壳结构离散成一系列矩形超级板元，考虑弯曲、剪切、挤压、翘曲等多种变形效应，采用构件自由度向超级元自由度的转换把大型多构件问题变为二维问题求解，并通过算例验证了在各种变形及几何形状情况下计算结果的可靠性和精确性。     

梁式结构非线性有限元分析及其在微型机上的实现

本文讨论梁式结构几何非性静力分析的有限元方法,推导了空间梁大位移切线刚度矩阵,研究了在微型机上实施的方法。为了提高计算效率,采取了分别管理单元线性刚度阵及非线性刚度阵、一次形成线性总刚度阵而多次修改总刚度阵、按内存资源自动分块法修改总刚度阵的策略。节省了计算时间及内存资源,从而在微型机上实现了结构非线性分析。在IBM-PC-XT、机上编制了结构非线性静力分析有限元程序NONDJ-W。给出了对梁、平面柔性刚架、空间柔性刚架的计算实例。有解析近似解的算例表明用有限元的计算结果具有一定的精确度。