移动载荷作用下非线性连接浮桥的动力响应

以非线性有限元方法为基础,考虑桥节间非线性连接的影响,建立了浮桥三维动力响应分析控制方程,并采用超单元方法对系统的运动方程进行缩减;然后用Newmark直接积分和New-ton-Raphson迭代方法求解系统的非线性运动方程,研究了移动载荷作用下非线性连接浮桥的三维非线性动力响应特性.研究表明,桥节之间连接的非线性特性和间隙的大小对于浮桥的动力响应影响很大,必须加以考虑.     

传递矩阵法在浮桥动力响应分析中的应用

为了分析作用在浮桥上的移动荷载对浮桥连接接头动态响应的影响,选取带式浮桥和分置式浮桥2种桥型,将桥节和桥脚舟简化为刚体,连接接头用弹性铰来模拟。应用传递矩阵方法,建立了桥节、桥脚舟和连接接头的传递矩阵并组装成传递方程进行编程计算。分别对带式浮桥和分置式浮桥在不同荷载移动速度和不同连接接头刚度时的动态响应进行了计算,得到了2种浮桥跨中接头处的位移时间历程曲线和受力时间历程曲线。数值计算结果表明,随着荷载移动速度的增加和连接接头刚度的减小,浮桥的变形和连接接头处的受力都在增加。为了保障浮桥通载的安全性,应控制浮桥的通载速度和提高连接接头的刚度,以减小浮桥的变形和接头受力。     

多用途浮箱及其结构物结构分析

本文是《多用途浮箱研制》项目的一个子课题。文中把多用途浮箱离散成空间框架、梯形剪力板体系,考虑了拼装式结构的间隙影响,锚碇系统的非线性影响,使用有限元方法的多重子结构分析方法,编制了适合个人计算机上运行的电算程序,并应用该程序对多用途浮箱标准箱构件进行了优化选择,给多用途浮箱的研制提供了依据。     

大型结构局部非线性问题的数值子结构方法的验证与改进

对超高层建筑、超大跨度桥梁和高速铁路等重大工程进行有限元动力分析时,由于结构的模型非常大,自由度数有数千万,计算成本往往非常高,计算效率比较低.虽然数值子结构方法能较好地解决这类问题,但是仍然存在不足:通过子结构静力分析得到的非线性修正力项不适用于动力子结构问题;且使用不迭代算法的数值子结构方法要求计算步长很小,导致计算时间较长.针对这些问题,本文将非线性修正力计算从子结构静力分析拓展到动力分析问题中,可更精确地考虑子结构的动力效应;另外提出隔离子结构的响应预测修正方法,可增加计算步长,极大地提高计算效率.通过数值算例将改进的数值子结构方法与完整结构的标准解进行对比,验证了此改进方法的精度和计算误差.     

考虑浮桥横向变形的横张纲锚定主索计算分析

主索张力是浮桥横张纲锚定计算的主要内容，传统计算理论考虑浮桥横向是绝对刚性的。在实际情况中，浮桥在水流阻力的横向作用下产生弹性变形，导致横张纲锚定系统内的受力重新分配。建立基于弹性变形理论分析横张纲锚定系统的内力变化规律的公式，并通过具体算例分析多种工况条件，为解决此类问题提供了有益的手段。     

基于OpenSees的子结构拟动力试验方法研究

研究了以有限元软件OpenSees为核心计算平台的子结构拟动力试验方法,主要探讨了在OpenSees中实现子结构反应量实时查询、子结构边界条件处理,以及利用OpenSees的通信协议实现试验子结构和整体结构时程分析程序之间位移指令和反馈力的数据交换方法.利用本文方法进行了8层防屈曲支撑高层钢框架的虚拟子结构拟动力试验,试验结果与采用OpenSees进行整体时程分析的结果吻合良好,证明了本文子结构拟动力试验方法的可行性与有效性.     

拼装式轻钢结构活动房墙体竖向荷载受力计算方法

为了掌握拼装式轻钢结构活动房的受力性能,解决活动房安全性问题,提出一种拼装式轻钢结构活动房墙体竖向荷载受力计算方法。分析了拼装式轻钢结构活动房墙体中轻钢龙骨、连接件的弹性模量、屈服点等力学性能;在此基础上建立有限元模型。给出计算假设,分析了美国计算标准。在拼装式轻钢结构活动房墙体处于弯曲屈曲破坏模式的情况下,依据欧拉方程获取额定屈曲应力。在拼装式轻钢结构活动房墙体处于弯扭屈曲破坏模式的情况下,依据美国计算标准计算额定屈服应力。拼装式轻钢结构活动房墙体处于受压强度破坏模式下,依次分析轻钢龙骨和轻钢墙板先出现强度破坏时墙体竖向荷载受力计算结果,得出不同破坏模式下墙体竖向荷载受力计算理论值。将轻型薄壁中空方管、V型连接件以及蒙皮组成拼装式轻钢结构活动房墙体作为试件,利用集中加载模拟竖向荷载,得到受力结果的实验值。计算不同试件轻钢结构活动房墙体竖向荷载受力计算结果,将实验值和理论值相比。结果表明:所提方法得到的理论值和实验值相比略低;但整体看来和实验值相差不大,符合实际应用。可见所提方法计算结果可靠。     

基于ABAQUS的子结构拟动力试验方法研究

子结构拟动力试验将整体结构分为数值子结构与试验子结构,数值子结构通常采用研究人员自行编制的程序。研究了以ABAQUS为核心计算软件的子结构动力试验方法,介绍了利用Python语言编制的有限元软件接口,包括利用socket实现数据通讯、ABAQUS数据库的读取与写入以及利用Python在ABAQUS中建立分析步等。利用提出的方法进行了简单的虚拟试验,并与ABAQUS整体分析结果进行比较。比较结果显示了方法的可行性。通过对不同结构的虚拟实验,验证提出的软件通讯接口具有一定的通用性。     

冲压连接接头拉剪强度的有限元分析

本文针对冲压连接接头拉剪强度的数值模拟方法进行研究。对0.7 mm低碳钢 0.7 mm低碳钢以及 1 mm低碳钢 1 mm低碳钢板冲压连接接头的剪切拉伸过程建立有限元模型,采用数值模拟的方法分析了冲压连接接头的拉剪强度及失效形式。并且通过试验过程验证有限元模拟结果的可靠性。在确定有限元模型可靠的情况下,分析了冲压连接接头处的网格尺寸以及冲压连接接头的嵌入值对冲压连接接头的影响。研究结果表明：有限元模拟结果与试验结果吻合良好;合适的网格尺寸能够在优化计算时间的同时得到可靠的计算结果;冲压连接接头的拉剪强度受上板嵌入值影响。     

增强热塑料管电熔接头有限元静力分析和结构优化

在ANSYS系统中建立40G150P/A×2型增强热塑料管电熔接头有限元分析模型,利用ANSYS提供的复合材料分析方法和参数化建模语言,考虑了材料的非线性、接触等问题,建立增强热塑料管电熔接头静力学分析模型,利用计算结果对构件的强度和刚度进行判断,分析了结构的薄弱环节,并根据分析结果通过对管体复合材料叠层结构的优化,实现对结构的优化。     

系泊浮桥运动的非线性动力特性

研究系泊分段线性恢复刚度对浮桥运动的影响，根据系泊浮桥的分段线性刚度，提出了浮桥动力响应的非线性分析模型．考虑浮桥的横荡运动，计算上下游锚链的系泊力及确定分段线性刚度，建立了浮桥横荡运动方程．以长1000m的浮桥为例，得到了浮桥横荡周期为4．33s，及不同波浪作用下浮桥横荡运动响应的幅频特性．计算表明，由于系泊刚度的分段线性，浮桥运动出现幅值跳跃，并且刚度比越大，幅值跳跃越大．     

等效弹性铰接体模拟单个桥节的海上浮桥计算方法

浮桥通常由多个桥节拼组而成,增大单个桥节构型尺寸可以提高其海上拼组架设效率和车辆通行时的安全性.但随着桥节构型的增大,其自身弹性变形更加显著.为了求解一个300 m长的铰接浮桥在波浪中的结构响应特性,提出了一种基于等效弹性铰接的多浮体模型模拟单个桥节的海上浮桥动力响应计算方法.首先,基于弹性基础梁模型和铰接多浮体模型的...     

浮式风机系统水-气动力耦合分析方法

将浮式风机系统中浮体的水动力分析模块与风力发电机的空气动力分析模块整合,提出了适用于深水浮式风机系统的全耦合动力响应分析方法.浮体水动力计算采用基于二阶精度的混合波浪模型(Hybrid Wave Model)的MORISON公式,锚泊系统采用细长杆理论通过非线性有限元方法实现,风机系统的空气动力分析采用基于多体气动弹性理论的FAST模块.以浮体控制方程为主体,通过模块间的载荷与位移传递在每个时间步上迭代求解,形成完全耦合的时域分析方法.通过对某SPAR风机系统在随机海况下进行了系统水动力响应分析,并与现有的三维势流理论的结果进行了比较,验证了数值分析方法的有效性.最后,对系统的动力响应进行了水-气动力的全耦合数值分析.结果表明,该方法能有效地分析浮式风机各子系统间的混合动力作用,可用于海洋风电系统开发.     

桥式起重机主梁可靠性分析软件的设计

基于大型有限元分析软件ANSYS的可靠性分析子模块,以VC＋＋为软件开发平台,设计了一款更方便、更专业化的桥式起重机主梁可靠性分析软件.提出了桥式起重机主梁可靠性分析软件的架构,整个过程完成了对AN-SYS中APDL语句的封装以及对ANSYS核心程序的调用,解决了ANSYS中完成可靠性分析时界面不友好及低效的问题,也为桥式起重机主梁可靠性分析提供了一种可行的方法.     

基于位移反应谱的连续梁桥抗震设计简化方法

根据连续梁桥的实际受力特点,建立了考虑下部结构非线性响应与上部结构共同作用的简化计算模型通过延性性能分析得到桥墩的非线性动力特性,采用等价线性化给出其等效动力参数,采用根据规范（ＪＴＪ００４－８９）建立的变阻尼位移反应谱,通过迭代求解全桥结构的设计地震响应,算例分析表明,提出的方法简单实用,并且具有相当精度。     

Research on parametric modeling and computing of multi tower suspension bridge based on ANSYS

Based on FEM (finite element method) program ANSYS and the OpenGL graphics, this paper develops the parametric modeling module and the computing module of the multi-tower suspension bridge, the modules being embedded into the ANSYS system, and the parametric modeling module parameters can be entered by way of interface, which can fast establish a multi-tower suspension bridge model. Calculation module can establish load conditions for the features of road bridge and specifications, in which multiple conditions can be defined and solved automatically. Post-processing part of the solution also serves the results of the subtotals and selects the output, so that the results of the output and finishing work have become more convenient and easier, and also the results can be saved in word, excel and other different file types.     

基于Sesam的柔性连接浮式栈桥波浪动力特性分析

为了保证浮式栈桥能够在波浪中正常使用,基于三维势流软件Sesam对系泊浮式栈桥的运动响应与缆绳张力进行非线性时域耦合数值预报。分析了桥节间有无缆绳连接、浪向角等因素对浮式栈桥运动响应的影响。计算结果表明,浮式栈桥的运动响应与缆绳张力受缆绳连接与浪向的影响很大。在有义波高为1.25m谱峰周期为6s时,有缆绳连接的桥节间相对纵荡最大幅值是无缆绳连接时的0.54倍;当浪向为90°时,浮式栈桥横荡方向与垂荡方向运动幅值范围最大;当浪向为105°时,桥节间相对纵荡运动幅值最大。综上所述,桥节间有缆绳连接可以大幅度减少其相对运动幅值,在布置浮式栈桥时,建议选取浪向角为150°~180°。     

浮桥通载时吃水变化对锚纲张力和浮桥临界流速的影响

为了分析通载浮桥吃水改变和水阻力增加而导致锚纲张力改变的规律,以及锚纲张力引起桥脚舟绕浮心艏倾后降低浮桥动水稳定性的现象.利用经验公式计算了浮桥通载时吃水改变量对锚纲张力的影响,并采用等效偏心距方法计算了浮桥考虑艏倾时的临界流速.得出浮桥通载后吃水增加和水阻力增加将使锚纲张力大幅增加而浮桥临界流速略有降低的结论.同时,提出了浮桥在大流速下安全使用的若干措施.     

设备-高层结构-地基土体系交互计算方法

提出了模拟设备-高层结构-地基土体系振动台实时子结构试验的数值交互计算方法,并且结合地基土在强震作用下并非全部进入非线性的特点,认为可尝试将具有局部非线性特点的地基土模型作为数值子结构、设备-高层结构体系作为试验子结构,从而在振动台实时子结构试验中考虑地基土非线性特性影响。采用分支模态子结构法与线性-非线性混合约束模态子结构法推导了设备-高层结构-局部非线性地基土体系的运动方程。选用一幢13层钢框架设备-高层结构-地基土体系模型作为分析实例,采用MATLAB与ANSYS分别建立设备-高层结构体系与局部非线性地基土计算模型,两者之间进行数值交互计算,发现土-结构相互作用与设备的频率变化对设备与结构的地震反应有重要的影响。