用卡氏定理推求平面梁单元刚度系数

采用卡氏定理求解平面梁单元的端内力与梁端位移之间的关系——刚度系数,简洁易行,尤其是推导梁单元具有弹性支承时的单元刚度系数．     

带有变截面梁组合结构自振特性计算

本文研究带有变戴面梁组合结构自振特性计算方法，建议用“变梁系数”计算变 截面粱的单元刚度，用逐步降阶法凝聚总刚度阵。计算简便，节省计算机内存和计算 时间．     

轴力二次效应对梁单元的耦合影响

在6个自由度有限梁元基础上,采用单一系数将轴力二次效应对梁单元的影响引入到梁的分析刚度矩阵中,并考虑到梁单元约束扭转时不可避免发生翘曲作用,增加了翘曲角自由度,建立了即能用于通常梁,更能适用于薄壁梁单元的7个自由度的单元分析统一模型,同时将轴向力、弯矩和双力矩的贡献引入到几何刚度矩阵中,得出了综合考虑轴向拉压、弯曲、扭转以及轴力二次效应和翘曲及其耦合影响的变形状态刚度矩阵.线性和非线性算例均表明轴力二次效应对细长构件结构内力和位移的影响不能忽视.     

考虑正交梁刚度影响的柱端弯矩增大系数研究

按中国规范设计了不同正交梁刚度的三级抗震RC空间框架,在ABAQUS中,采用实体单元更加真实地模拟侧向荷载作用下不同正交梁刚度的RC空间框架结构在"强柱弱梁"上的实现效果,根据模拟结果进行理论推导得出考虑正交梁刚度影响的柱端弯矩增大系数建议取值,并对该取值从抗震性能和经济性两方面进行了验证和分析.结果表明:三级抗震RC框架在考虑了正交梁刚度影响后的柱端弯矩增大系数取值为1.5时,能较好改善"强柱弱梁"的实现效果,并对结构建造成本提高不大,因而具有在实际设计中实施的可行性.     

截面的剪切形状系数对杆系结构影响的随机解分析

本文将空间梁单元的刚度矩阵视为梁截面的剪切形状系数的函数,对FRAME3相关子程序进行了适当改动。使该程序计入了截面的剪切形状系数对梁变形的影响,并将剪切形状系数视为变量进行了随机处理,利用算例求出了不计、计入剪切形状系数时杆系结构的解及其对剪切形状系数的随机解,并对三者进行了比较分析。     

半刚性连接钢框架的简化计算方法

采用已有的三参数力学模型模拟半刚性连接梁柱节点的弯矩-转角性能．根据小变形叠加原理,推导了半刚接梁单元杆端弯矩的计算公式以及不同情况下连接的转动刚度与弯矩传递系数．在此基础上,通过对钢框架侧移刚度和半刚接梁单元转动刚度的修正,提出了半刚接钢框架内力和层间位移的简化计算方法．算例结果表明：该计算方法可靠,可用于结构的初步设计和最终校核．     

桩基础刚度对混凝土曲线梁桥冲击系数的影响

以墩-梁固结类型的混凝土曲线梁桥为对象,通过算例分析固结墩的桩基础刚度变化对自振特性和桥跨结构内力和位移冲击系数的影响。基桩用梁单元模拟,土对桩的横向水平力用一系列水平弹簧来模拟,桩底支承反力和桩周摩阻力用一系列竖向弹簧来模拟。结果表明:固结墩桩基础刚度对桥跨结构低阶竖弯频率和低阶扭转频率的影响均很小;车辆行驶速度对桥跨结构冲击系数的影响比固结墩桩基础刚度的影响大,但总体而言桩基础刚度对汽车冲击系数的影响较小;汽车横向作用位置对弯矩和位移冲击系数影响很小,但对扭矩冲击系数影响显著,且偏心行驶作用下的扭矩冲击系数小于中心行驶作用下的冲击系数值。     

弹性地基上框架结构内力计算方法

将框架结构的地基梁单元细分,由弹性力学中的地基沉陷公式求得与细分后梁单元结点相对应的地基柔度矩阵,对柔度矩阵求逆得到地基刚度矩阵,与框架结构刚度矩阵叠加形成总体刚度矩阵;设置虚梁考虑边荷载;通过求解确定地基集中反力为受拉的结点,消除这些结点对地基刚度的贡献,进而考虑地基与地基梁的脱开问题;由梯形分布荷载作用下的梁单元固端剪力系数矩阵,建立由结点处地基集中反力求地基分布反力的关系式,形成了完善的半解析弹性地基上框架结构内力与地基反力求解方法,算例表明该方法有很好的精度。同时通过算例发现,不同地基模型对结构的总沉陷影响较大,但对结构内力、地基反力和沉陷差影响较小。     

考虑固端内力的弹性地基梁内力计算方法

将地基梁单元细分,由弹性力学中的地基沉陷公式求得与细分后梁单元结点相对应的地基柔度矩阵,对柔度矩阵求逆得到地基刚度矩阵以形成总刚度矩阵;由梯形分布荷载作用下的梁单元固端剪力系数矩阵,建立由结点处地基集中反力求地基分布反力的关系式,形成考虑固端内力的半解析弹性地基上地基梁内力求解方法;开发程序并进行计算;结果表明,与不考虑固端内力的方法相比,该方法可修正剪力不连续的错误,并且更符合实际情况.     

基于刚度矩阵的空间变截面梁简化问题

为研究机床的静刚度特性,需要得到其各部件的单元刚度矩阵.机床部件的结构往往是不规则的,因此需要将其等效简化为等截面梁单元,才能得到其单元刚度矩阵.该文对任意变截面梁等效简化为等截面梁单元的问题进行了研究,从建立梁单元的单元刚度矩阵的需要出发,推导出了完整的简化方法.为了验证该简化方法的有效性,利用有限元分析软件ABAQUS 6.51对一个力学模型进行了分析,同时用上述的简化方法对该力学模型进行了计算.将两者的计算结果进行对比,相对偏差小于5%,因此可证明该简化方法在变截面梁等效简化为等截面梁单元时的有效性.     

整浇楼盖梁扭转刚度与活载折算系数的解析

为定量地确定整浇钢筋混凝土肋梁楼盖设计中活载折算系数与支承梁扭转刚度的关系,在给出了支承梁扭转刚度的代数表达式后,为满足荷载折算法求得的弯矩不小于考虑支承梁扭转刚度时的弯矩,建立了等截面和等跨度的二、三、四、五跨连续梁各跨中和支座截面处,活载折算系数与支承梁扭转刚度关系的条件解析式.分析表明:对于已确定的结构,活载折算系数具有最大值;对于给定的活载折算系数,结构支承梁的抗扭刚度具有最小值.算例表明:当板和次梁分别取固定的活载折算系数0.50和0.25时,无法定量地体现出支承梁的扭转刚度对梁板弯矩的影响,在某些截面会出现过小的弯矩而导致设计不安全.     

底部钻具组合三维静力分析的新方法

利用二阶埃尔米特插值函数空间梁单元的结点自由度由６个扩充到８个,使井眼曲线的二阶导数连续,提高了计算精度。在１６自由度梁单元形函数矩阵和应变分析的基础上,推导了１６自由度梁单元的线弹性刚度矩阵、线弹性几何刚度矩阵和单元结点等效载荷列阵。     

带刚臂空间梁单元及其在斜拉桥计算中的应用

按推导带刚臂平面梁单元的单元刚度矩阵的思路,推导出了带刚臂空间梁单元的单元刚度矩阵。这种单元形式应用于大型复杂结构的空间分析中,既能显著减少单元结点数量,又能较好地模拟实际结构受力状态,能给计算带来很大方便。     

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     

板开裂后刚度矩阵的分析与计算

对钢筋混凝土梁而言,当截面开裂以后其抗弯刚度将随着裂缝的开展而不断变化,同时对于板单元来说,由于裂缝开展方向和形态的各异将导致板的单元刚度矩阵求解复杂化.文章在利用板条梁三折线的M～Φ关系来模拟混凝土开裂和钢筋屈服对弯曲刚度影响的基础上,进一步重点分析并简化计算了板在开裂以后的单元刚度矩阵,推导给出了单元刚度矩阵的显式,以供参考.     

柔性横系梁双柱墩的抗震行为分析

基于Pushover分析方法,探索柔性横系梁对双柱式桥墩抗震行为的影响.采用弹塑性纤维单元,建立单柱墩、盖梁双柱墩和柔性横系梁双柱墩模型并进行对比分析,研究横系梁刚度变化对桥墩破坏机理、墩顶位移能力、位移延性系数以及基础受力的影响.结果表明,随着横系梁刚度的增大,墩顶位移延性能力逐渐减小,位移延性系数逐渐增大,桥墩的承载能力逐渐增大,同时提供给基础水平推力能力增大.对于规则桥墩,柔性横系梁双柱墩的墩顶最大塑性位移比单柱墩略小,可按单柱墩位移延性能力计算公式计算其墩顶位移延性能力.     

基于全息视觉测量的钢混组合结构损伤识别试验研究

对一片钢混组合试验梁依次开展不同损伤工况下的加载试验,利用全息变形视觉测量试验装置获取试验梁全息图像信息数据,基于结构全息边缘轮廓线提取算法计算分析全息图像信息数据以获得试验梁在不同损伤工况下的全息变形.以结构初始全息变形数据和结构目标全息变形数据作为输入,运用改进的BP神经网络算法反演试验梁刚度矩阵的退化,求解单元刚度矩阵折减系数的全局最优解,并以结构单元刚度矩阵折减系数作为损伤表征因子,实现对目标结构损伤状态的识别.试验结果表明:基于结构全息变形数据和BP神经网络的结构损伤识别方法对损伤具有较强判别性,试验梁不同程度、不同位置损伤工况的测试识别结果与试验结果基本一致,试验梁损伤位置及程度平均识别精度为92.6%,为后续研究奠定了基础.     

空间计算理论在铰接板桥横向分布系数计算的探讨

目前对于装配式空心板桥的横向分布系数计算一般采用铰接板法,然而该方法认为所有主梁的刚度是相等的,这与实际不符。实际中边梁带有悬臂,则边梁刚度与中梁不等,其横向分布系数与刚度相等的计算结果有差异。采用空间计算理论(梁格法、板壳元法)计算得到横向分布系数,与铰接板法、边梁与内梁刚度不等的横向分布计算方法的结果进行比较分析,给实际工程的设计提供参考。     

处理梁单元端部自由度释放的附加自由度法

采用附加自由度的方法来处理梁单元的端部释放,为单元端部释放的处理提供了一种新的方法。根据具有附加自由度梁单元的应变矩阵,得到了扩充后的梁单元刚度矩阵,并推导出单元自由度沿整体坐标系释放或沿单元局部坐标系释放两种情况统一的刚度矩阵转换公式。针对两节点的梁单元采用UL列式,进行了非线性有限元分析,并编制了相应的分析计算程序。用此程序分析了具有自由度释放的梁单元模拟大位移大转动的性能,并与现有方法进行了比较。算例结果表明,附加自由度方法具有精度高,操作简便的优势。     

半刚性钢框架竖向跨间刚度计算

根据半刚性连接梁单元的转动刚度和传递系数,利用集体分配原理和反弯点法,推导了半刚性连接钢框架的竖向跨间刚度计算公式。实例计算结果表明:在节点连接刚度由刚接变为铰接的过程中,竖向跨间刚度逐渐减小且呈非线性变化;当节点连接为铰接时,竖向跨间刚度为零。文中公式计算结果与sap 2000有限元分析软件的计算结果相近,验证了该计算方法的可靠性。