空间圆弧杆的单元刚度矩阵

讨论了空间圆弧杆的单元刚度矩阵问题,先建立空间圆弧杆一端的柔度矩阵,继而推导出其单元刚度矩阵,其结果可供“空间曲直杆系结构矩阵分析”引用.     

高度线性变化的矩形截面杆的单元刚度矩阵分析

通过高度线性变化的矩形截面杆的转角位移方程和轴向拉伸方程，推导出直角坐标系下该类杆的单元刚度矩阵，并对此单元刚度矩阵的性质进行分析，将此单元刚度矩阵嵌入目前较流行的结构软件中，可以使计算结果与真实情况更加一致。     

白塔大桥箱梁效应分析

白塔大桥可看成是由４个箱组成的多箱单室的连续箱梁．具备箱梁的特性．本文在对箱梁 效应进行分析时,运用一般杆系结构的刚度法,取每一节点７个自由度的箱梁分析单元,对箱梁 进行在约束扭转下翘曲、畸变和剪力滞效应的计算．     

空间杆系结构的有限单元法(位移法)及其在造型机框架的变位与内力分析中的应用

1975年,为某汽车制造厂完成了铸工震压式造型机框架的刚度核算任务,满足了生产上的需要。本文是该项工作的业务小结。本文简介空间杆系结构的有限单元法(位移法),提供杆件单元刚度矩阵的一般形式、结构总刚度矩阵的组集原理、位移边界条件的简便处理及求杆件内力的通用公式;并用自编的通用程序计算造型机空间框架的变位与内力,算例是在某单位“DJS—14”机上进行的。     

闭口薄壁杆系约束扭转的有限单元法

本文在乌曼斯基理论的基础上,采用闭口薄壁杆约束扭转微分方程通解为插值函数,导出了单元刚度矩阵,并把它应用于具有弹性介质的闭口薄壁杆和开口薄壁杆,编出了计算程序,在VAX—Ⅱ计算机上作了实例分析。     

斜腹杆体外预应力结构杆索的耦合分析

应用有限元理论,以斜腹杆体外预应力结构为对象,考虑杆与索的耦合作用,通过两结点直线只拉索单元模型的建立,得到求解索结点位移的斜腹杆体外预应力结构的刚度矩阵及腹杆伸缩列阵.首先从几何关系入手,分别求解由索结点位移列阵求索应变列阵与腹杆伸缩子列阵的转换矩阵;又用物理关系,分析由索应变列阵求索应力列阵的转换矩阵;再用变形体的虚功原理,求出由索结点位移列阵求索结点荷载列阵的转换矩阵;最后用腹杆的平衡条件,推导斜腹杆体外预应力结构的刚度矩阵及腹杆伸缩列阵.研究表明,斜腹杆体外预应力结构刚度矩阵的影响因素较为复杂,不仅与索单元的杨氏模量、长度、横截面面积等参量有关,也与腹杆的方向和长度有关.斜腹杆体外预应力结构杆索耦合的分析结果,为斜腹杆体外预应力加固设计提供了理论参考.     

具有模糊弹性连接的杆系结构有限元方法

杆系结构各单元在节点处的连接状态往往是介于刚接和铰接之间的某种弹性连接状态。作者推导了具有转动弹性连接的杆单元刚度矩阵和荷载转移矩阵,其中考虑了横向切效应。     

有限单元法计算断面有畸变的薄壁箱梁

本文用两种方法建立断面有畸变的任意断面形状任意箱数的薄壁箱梁的单元刚度矩阵和单元荷载矩阵的通式。一是在符氏微分方程组的基础上用加权残数法,另一做法完全不需微分方程,直接由符氏位移的基本假定使用能量法,两者结果完全一样。所得单元刚度矩阵的元素和单元荷载反力矩阵的元素的计算公式适用于任何箱形和任意形函数。在本文的例子中单元的位移函数采用两种。一是三次抛物线,另一是直线。两种计算结果都与精确法接近。     

斜腹杆体外预应力结构杆索几何非线性耦合分析

采用增量线性化的分析方法,以斜腹杆体外预应力结构为研究对象,通过索单元模型的建立,应用几何关系、物理关系及平衡关系,求得索结点位移增量的结构切线刚度矩阵及腹杆伸缩增量列阵.研究表明,斜腹杆体外预应力结构切线刚度矩阵不仅与索单元杨氏模量、横截面面积、原长、当前的参量相关,还与腹杆当前的参量相关.用牛顿-拉斐逊(Newton-RaPhson)增量迭代法,对索结点位移编制计算程序.斜腹杆体外预应力结构杆索耦合的几何非线性分析,为梁-杆-索组合结构加固设计提供了理论依据.     

箱形梁和杆系组合结构分析的超级有限元法

本文提出一种超级单元．用以分析箱形梁或杆系组合结构．其做法是将结构离散成一系列超级单元．考虑弯曲、剪切、挤压、拉伸压缩、扭转等多种变形效应．采用构件自由度向超级元自由度的转换．把复杂的多构件问题的求解变为少量一维结点变量问题的求解．大大减少了未知量数目．又能保证精度．并可方便地与一般有限元软件连接．     

曲线薄壁箱梁结构的梁段单元分析

利用能量变分原理,避免约束扭转和畸变初参数法求解的繁琐,考虑曲线梁各项内力和变形的主要耦合关系,推导出考虑曲线薄壁箱梁约束扭转翘曲、畸变和剪滞效应的梁段单元刚度矩阵．并对１座４跨连续钢箱梁进行了实用的结构分析     

箱梁单元与梁格法在异型桥梁分析中的应用

 异型薄壁箱梁桥结构受力行为复杂,用常规的计算理论和分析方法难以准确把握结构的受力行为。为较好把握该结构的受力行为,在普通梁理论的基础上,通过增加自由度的分析法,提出考虑约束扭转、畸变以及剪力滞效应作用的每节点10个自由度的薄壁箱梁空间单元,推导出对应的单元刚度矩阵,并编制相应的有限元程序。同时利用该程序结合空间梁格分析法、普通梁单元法及板壳单元法分别对一典型异型桥梁进行结构分析。理论分析与实测结果比较表明了本单元的有效性和准确性,也说明了空间梁格分析方法是一种简便实用的分析方法。     

基于UL法的曲线箱梁剪力滞的几何非线性方程

基于UL列式法导出了薄壁曲线箱梁考虑剪力滞的几何非线性方程。构造了薄壁曲线箱梁的剪力滞翘曲位移函数,给出了箱梁的位移参数和空间位移场。运用UL列式法建立了增量平衡方程,导出了弹塑性刚度矩阵和几何刚度矩阵。并对薄壁曲线箱梁剪力滞的几何非线性研究提供了一种新方法。     

基于改进三弯矩方程的钢-混凝土混合变截面连续梁桥钢箱梁段合理长度研究

为简便估算恒载作用下钢-混凝土混合梁变截面连续梁合理钢箱梁长度,基于现有三弯矩方程推导了适用于变截面连续梁的改进三弯矩方程,建立了基于改进三弯矩方程的变截面连续梁弯矩简化计算方法,并采用MATLAB软件编制了计算程序。构建了不同跨径的变截面钢-混凝土混合连续梁桥标准结构,运用改进三弯矩方程分析了恒载作用下不同跨径钢-混凝土混合连续梁桥关键截面弯矩随钢箱梁段长度变化的规律,建立了主跨跨径150m~300m间钢-混凝土混合变截面连续梁桥钢箱梁段合理长度预估公式。不同跨径的钢-混凝土混合连续梁的墩顶负弯矩和跨中正弯矩均随钢箱梁段长度的增大而减小;主跨跨径150m、200m、250m、300m的变截面钢-混凝土混合连续梁桥钢箱梁段长度与主跨跨径的比例分别为0.35、0.40、0.40、0.45时,主跨跨中正弯矩减小趋势变缓;研究结果表明：基于改进三弯矩方程的变截面连续梁弯矩计算结果与有限元计算结果的偏差小于10%,可便捷且准确地计算恒载下变截面连续梁弯矩;预估公式计算得到的钢箱梁段合理长度与实桥使用的钢箱梁段长度之间的误差在12.5%以内,预估公式具有良好适用性。     

基于有限曲条理论弯箱梁桥位移参数的动态Bayes-CG估计

应用Bayes-CG方法,动态地估计了弯箱梁桥位移参数.基于Novozhilov理论,推导了简支弯箱梁桥有限曲条控制方程,利用谐函数的正交性解决了曲条刚度矩阵元素的耦合问题;结合柔度理论,解决了箱横隔板的超静定求解问题;应用Bayes定理,建立了弯箱梁桥位移参数的动态Bayes误差函数,推导了相应的动态Bayes均值和方差表达式.提出步长的一维自动寻优方案后,结合CG法研究了弯箱梁桥位移参数的动态Bayes估计方法,同时给出了弯箱梁桥位移参数具体估计步骤.典型算例分析结果表明:有限曲条元法是分析弯箱梁桥的有效计算方法,所需条元少且计算精度高;Bayes-CG方法能正确地动态估计弯箱梁桥位移参数,且参数先验信息合理时,待估参数稳定地收敛于参数实际值.     

单室箱梁考虑剪切与剪滞双重效应的挠曲函数

基于单室箱梁翼缘板选取最大剪切位移差函数为广义剪力滞位移函数,通过假定箱梁竖向变形由腹板剪切变形与翼板剪滞效应引起的位移,利用变形协调条件和能量变分法最小势能原理推导了特定边界和荷载条件下考虑剪切变形的单室箱梁的挠曲位移表达式。利用推导的挠曲微分方程计算了单室简支箱梁承受均布荷载作用下的挠度,对靠近梁端部采用挠度修正系数线性内插求解竖向变形,建立单室简支箱有限元分析模型;对比解析解和数值解。结果表明:剪切变形对简支单室箱梁承受均布荷载作用的挠度具有一定的影响;利用推导的公式能够快速、有效地计算简支单室箱梁承受均布荷载下剪切与剪滞双重效应的挠度;跨中挠度与数值解差6%,吻合良好。     

薄壁曲线箱梁剪力滞效应的梁段有限元法

提出以剪力滞平衡微分方程的齐次解作为梁段单元的位移模式,建立了考虑弯、扭、剪力滞耦合的有限段模型.利用刚度法以及功能原理推导出梁段的单元刚度矩阵和荷载列阵,并编制计算程序.制作了一两跨连续曲线箱梁有机玻璃实验模型,分别进行了在集中荷载和均布荷载作用下的剪力滞效应试验研究,其结果验证了方法的正确性.研究表明,曲线箱梁内侧正应力比外侧的大.     

图论在变截面箱梁断面扭转参数计算中的应用

介绍了用图论法计算变截面箱梁断面的扇性坐标.利用图论的基本原理建立箱梁断面的图论模型,并结合能量原理,推导出求解扇性坐标的矩阵方程.该法对于确定箱梁扭转中心位置和计算扇性坐标十分方便.给出示例的计算过程和结果,得出此方法非常适合于编程计算且计算结果准确.它使复杂的箱梁扭转计算问题得到简化.而且,用图论法还可以计算其他扇性特征参数.图论的应用,为解决箱梁扭转计算问题,编制通用的计算程序,提供了依据和参考.     

曲线箱梁剪力滞系数实用计算法

在以前所作理论分析的基础上 ,采用伽辽金方法求解简支曲线箱梁剪力滞系数的基本微分方程 ,把叠加原理推广应用于曲线连续箱梁的剪力滞系数计算 .通过对影响剪力滞系数的各结构参数进行分析比较 ,编制出计算剪力滞系数的实用计算表 ,可供设计参考     

单箱单室箱梁横隔板、墙剪切应变能计算

基于现代箱形梁桥的截面壁越来越薄,而且许多要承受轨道车辆传来的超大荷载,这都让横隔板、横隔墙受力性能的深入研究变得重要。根据单箱单室箱梁截面的变形,设计位移参数,导出横截面横向、竖向畸变角的变位模式。采用刚架或板件来模拟横隔板和横隔墙的计算简图。利用力学和有限元原理,推导出横隔板、横隔墙的抗剪刚度、剪切应变能。最后为验证正确性,将此方法的计算结果与商业有限元软件计算结果进行比较。结果表明：两者计算结果接近,说明本文提出的计算理论与方法是正确和完整的;本文计算方法较之商业有限元软件方法更加简便实用,且对横隔板、横隔墙单独计算或置入车-桥系统中计算,计算精度都保持不变;横隔板、横隔墙的剪切应变能都随位移成幂函数增加,说明其对增加箱梁截面的横向刚度,抵抗截面畸变的作用很大。