移动荷载作用下结构弹塑性安定分析方法及其应用研究

为了研究移动荷载作用下结构的安定性问题,以Melan静力型安定定理为基础,通过构造满足静力平衡条件的最佳残余应力场,并求解移动荷载作用下结构中的真实弹性应力场,发展了一种弹塑性安定性计算方法.该方法摆脱了传统安定性分析方法中的数学规划运算,解决了计算中维数障碍的问题.通过与前人研究结果对比,说明本方法的正确性.基于此方法,研究了列车荷载直接作用下路基的静力安定极限的第一类上限kI和静力安定极限kSD,进行轮载间距L和铁轨间距B对路基安定极限的敏感性分析,发现当轮载间距L和铁轨间距B大于等于10a时,轮载间距L和铁轨间距B对路基安定极限不再产生影响;通过分析材料泊松比v和内摩擦角φ对安定极限的影响,表明安定极限随着路基泊松比的增大略有减小,但随着内摩擦角的增大而有明显增加;并提出了一种基于安定极限荷载包络图的路基安定性评价方法和设计方法,据此可对铁路路基进行设计指导和安全性评价.     

考虑荷载作用顺序的结构可靠度分析方法

针对JCSS推荐的荷载效应组合法假设荷载效应之间既相互独立又完全相关的内部矛盾和时段分析法对工程中的非平稳荷载效应过程无法实现有效分析的问题,对考虑荷载作用顺序的结构可靠度分析方法进行了研究.首先提出了非平稳荷载效应过程下的结构可靠度分析方法;其次考虑荷载作用顺序的影响,改进了结构在受多时段荷载作用下的可靠度计算模型;最后运用跨阈理论分析了结构损伤对可靠度的影响,推导出综合考虑非平稳荷载过程、荷载作用顺序和结构损伤的可靠度计算公式.算例分析表明:该方法适用性更广泛,计算结果更真实可靠.     

钢筋混凝土结构施工期荷载分析

为了对施工期钢筋混凝土结构的可靠性进行研究，需要对施工期荷载进行分析，本文基于施工期钢筋混凝土结构荷载的变化特点，建议了施工期荷载随时间或空间变异的概率模型；基于对几种荷载效应组合方法的评述，建议以Wen Y K法为施工期荷载效应组合的方法。     

水平荷载控制的复杂体型高层建筑结构设计研究

为对水平荷载控制的复杂体型高层建筑结构设计展开研究,首先阐释了水平地震作用下高层框架-剪力墙结构体系的动力特性,分析了风载作用下结构的风振响应及风荷载标准值计算方法.以某大厦为研究对象,从结构选型与布置、荷载标准值、主附楼之间的连接构造、基础的埋深、持力层的选择等方面对其展开结构设计计算,对结构自振周期、结构自振振型以及地震荷载或风荷载作用下产生位移结果展开了分析.研究结果表明:所研究建筑在水平荷载控制下,结构布置合理,变形满足要求,设计计算结果准确.     

土中浅埋地下拱结构化爆动载的确定方法

为了研究化爆作用下地下拱结构表面荷载分布的规律,简述了目前化爆条件下结构上荷载均布化的3种方法,提出了适用于地下拱结构抗爆设计的荷载分布假设,即拱结构横截面上荷载呈三角形分布,且纵向荷载均布。通过有限元数值模拟,比较分析了4种工况动载峰值荷载作用下拱结构在弹性阶段、塑性阶段的受力状况和结构响应,并与动荷载作用下的结构响应进行对比分析。结果表明,相较于化爆条件下拱结构所受圆锥状荷载,把化爆条件下拱结构所受荷载假设为横截面上三角形分布、沿纵向均匀分布时,拱结构响应相似;按荷载总集度相等原则提出的荷载简化方法仍偏于保守,可以作为一种用于工程设计的简化计算方法。     

浅析预应力连续配筋中理论线形与实际线形的差别

对预应力连续结构中预应力筋的线形、几何特征及等效荷载作了研究，给出了预应力筋等效荷载的计算公式；且用荷载平衡法分析了预应力连续配筋中的理论线形与实际线形两种方案的差别，为预应力混凝土结构的设计与施工提供了依据。     

基于安定分析和概率密度演化理论的 杆系结构整体可靠度分析

经典体系可靠度仅涉及量值保持不变的随机静力荷载,对于随机变值静力荷载作用下的工程结构将给出不合理的评估结果,低估了结构面临的风险.鉴于此,基于安定理论提出了杆系结构在变值静力荷载作用下以安定状态作为极限状态的整体可靠度分析方法.首先,建议了具有单一功能函数的极限状态方程,并引入了两类计算功能函数的实用方法;进而,在概率密度演化理论的基础上,推导了功能函数的广义密度演化方程,并引入Diracδ序列算法获得了其近似解;然后,对功能函数的概率密度进行一维积分即可得到结构整体可靠度;最后,通过多个算例验证了本文建议方法.结果表明:1)建议方法有较好的精度和计算效率;2)建议方法所得整体可靠度能更合理地评估变值静力荷载作用下结构的安全性.     

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。     

双塔连体结构风荷载作用下的反应分析

本文运用ANSYS有限元分析软件对不对称双塔连体结构和对称双塔连体结构进行了风荷载和竖向荷载作用下的内力分析。给出了两种连体结构在风荷载和竖向荷载作用下的位移、内力的分布规律;并对比分析了两种连体结构在风荷载和竖向荷载作用下结构的最大位移、最大等效应力的变化规律。为双塔连体结构的设计和应用积累经验。     

爆炸作用下土中竖井结构荷载分布规律

为研究爆炸作用下非饱和黏土中竖井上荷载分布规律，开展了8组土中竖井受侧向爆炸作用模型试验及24组数值模拟计算。通过对比数值模拟与试验结果，验证了数值模拟计算合理性。根据试验及数值模拟计算结果，分析了竖井上荷载的时空分布规律，提出了能够合理描述荷载轴向、环向空间分布的预测公式。结果表明：(1) 荷载轴向上是钟形分布，并且随着装药距离的增加分布越发均匀，且可以认为荷载在一定轴向范围内是同时达到的；(2) 荷载环向呈现明显的时空不均匀性，侧压系数和背压系数都随着装药距离与结构直径比值的增大而增大；(3) 分别采用修正的正态分布曲线和三角函数曲线描述荷载的轴向和环向分布是合理的。预测公式可以用于竖井结构抗爆分析。     

弹塑性结构安定性分析数值方法及应用

针对极限与安定理论上限分析中存在的问题,建立了复杂变化载荷作用下弹塑性结构安定上限分析的有限元数学规划格式. 利用研究结构在基准载荷域各个角点处安定的办法,克服了机动定理中对时间积分的困难,提出了一种直接迭代算法求解,以克服目标函数非线性非光滑所导致的困难. 该格式同时考虑了温度对材料屈服极限的影响. 算例表明本文作者所提出的安定上限分析算法具有计算效率高、收敛性好和数值精度高等优点. 由于采用了位移模式有限元,因而具有较广的适用范围,可用于复杂承压结构的工程分析.     

均布交变载荷作用下固端梁自动适应分析

分析了固端梁在均布交变载荷下的自动适应，求解了自动适应极限载荷，并指出：自动适应极限载荷随不同的加载，卸载工况各不相同；只要在自动适应极限载荷范围内，无论怎样加载，卸载都在自动适应状态。     

圆柱壳在移动热载荷下的塑性积累分析

从安定上限定理出发，用解析方法研究薄壁圆柱壳在轴对称移动温度载荷和稳定机械载荷作用下的塑性积累失效，给出了变形机构的形式、位置、尺寸和极限载荷的解析表达式。几个算例表明，理论结果和有限元结果符合较好。     

交变载荷作用下简单桁架自适应分析

对在交变载荷作用下的简单桁架进行了自适应分析,并求解了加载→卸载→再加载……交变循环的自适应极限载荷,它是弹性极限载荷的１．２９倍。分析适用于一般桁架。     

安定下限问题的数值建模

在阐述的现有安定分析理论的基础上，用ANSYS的APDL语言编程来控制分析过程，得到最佳残余应力场，从而实现了用大型有限元商业软件结构安定分析的途径。并评述了该分析方法的优缺点，进一步研究了结构的拓扑形式和载荷作用分布的变化而对安定问题的影响，明确了它们的作用机理，数值结果表明该方法用于结构安定分析是可行的。     

船舶结构力学中的“伪安定”问题

从理论和试验研究两个方面论述了船舶结构力学中的“伪安定”问题．提出了一个判别结构是否发生伪安定状态的能量准则,并将这个准则具体应用于反复波浪砰击载荷作用下以及反复质量撞击作用下船舶板的伪安定分析．给出了分析实例及试验结果．分析表明：对于承受反复动载作用、边界受到约束的船舶板,当外载荷所作的总功小于板构件所能贮存的最大弹性变形能时,该结构将是伪安定的．集中质量反复撞击固支铝合金圆板的试验结果证实了理论的预报．     

基于有限元的安定下限问题分析

在安定下限Melan定理的基础上，基于弹塑性有限元法，得到稳定的残余应力场，从而提出了安定分析的新方法。该方法理论清楚、实用简便，采用特殊的实施步骤可以方便的求解复杂载荷问题。最后证明该方法用于结构安定分析是可行的。     

接触问题的弹塑性有限元及其安定性分析

本文基于文献[1]阐述的弹性接触问题柔度矩阵法提出了适合于轴承弹塑性问题分析的增量柔度矩阵解法及省时的安定问题分析法.这种方法可用于多种接触边界条件和多面、多体接触问题的接触力、接触宽度以及应力、应变、位移场分析.本文最后给出了一些实例,和经典的 Hertz 理论结果比较,精度是令人满意的.     

Shakedown Analysis of 3-D Structures Using the Boundary Element Method Based on the Static Theorem

The static shakedown theorem was reformulated for the boundary element method (BEM) rather than the finite element method with Melan‘s theorem, then used to develop a numerical solution procedure for shakedown analysis. The self-equilibrium stress field was constructed by a linear combination of several basis self-equilibrium stress fields with undetermined parameters. These basis self-equilibrium stress fields were expressed as elastic responses of the body to imposed permanent strains obtained using a 3-D BEM elastic-plastic incremental analysis. The lower bound for the shakedown load was obtained from a series of nonlinear mathematical programming problems solved using the Complex method. Numerical examples verified the precision of the present method.     

钢桥自适应分析

自适应分析是钢桥塑性分析理论的一个新方向,它以重复载荷作用下结构的自适应现象为基础,挖掘结构的承载潜力.本文以连续钢梁桥为对象,分析了重复载荷作用下结构的特殊行为,以一个两跨连续梁为例,用增量分析法计算了结构的自适应极限载荷.分析表明:结构自适应的必要条件是卸载过程中不出现弯矩重分配;增量分析法原理清晰,适于编程.