大型洞室围岩计算中分期施工计算机程序处理

在有限元程序中设置"0"类区和虚单元,程序能自动识别新开挖边界节点号,并通过施加卸荷荷载的方法计算大型地下洞室分期施工各阶段的围岩变形和应力.虚单元不计算单元刚度矩阵,不参与形成总体刚度矩阵.虚节点无节点力,不形成方程.通过标志矩阵自动搜索新的开挖边界节点,并由单元应力计算出节点的卸荷荷载.     

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．     

三节点变轴力平面梁柱单元的推导和验证

为了考虑平面框架结构中梁柱构件在变化轴向荷载作用下的P-△效应，采用三节点平面梁柱单元，选用三点插值的Herrnite多项式作为其形函数，根据最小势能原理推导了单元线性刚度矩阵和初应力刚度矩阵，并分别阐述了应用该单元求解结构屈曲荷载因子及迭代计算荷载一位移反应的方法。通过两个简单算例，验证该单元比常规的二节点常轴力梁柱单元更有效，精度更高。     

一个三维有限元法拱坝应力分析程序

本程序是为了计算拱坝应力用 TQ-16BCY 语言编写的一个专用程序。本程序是在 TQ-16机上充分利用外存(磁带)的基础上,对拱坝弹性体的位移和应力进行有限单元法的分析。用四面体单元和线性位移模式,由计算机半自动形成四面体单元,对每一分块逐层地形成四面体单元同时计算单元刚度矩阵并立即叠加到总刚度矩阵中去,单元刚度矩阵的计算公式进行了改变,每块的刚度矩阵采用标记对角元的变带宽一维存贮以及选择改进的平方根法来分块求解位移方程组。计算提供:节点位移、单元应力、单元主应力及主向和约束反力。     

考虑桩-土相互作用的悬臂式排桩内力计算方法研究

在分析常用计算方法优缺点的基础上,通过引入非线性的桩-土相互作用模型,提出了一种可考虑桩-土相互作用的悬臂式排桩内力计算方法.首先,采用杆单元对桩体结构进行离散化,计算单元刚度矩阵并合成为总体刚度矩阵;其次,假定基坑内、外侧土压力与桩身位移之间的非线性函数关系,建立非线性的节点荷载函数列阵;再次,根据总体刚度矩阵和节点荷载函数列阵形成总体刚度方程(组),采用Newton-Raphson法求解以得到节点位移列阵;最后,通过单元刚度方程和节点位移列阵反求桩身内力和桩侧土压力.算例分析表明,本文方法计算简单方便,能充分反映桩侧土压力非线性变化的特点,较好地揭示了桩-土相互作用机理,适用于悬臂式排桩内力计算.     

长大引水隧洞岩爆的数值模拟及其应用

通过开挖卸荷的计算原理,运用有限单元法对长大引水隧洞进行数值模拟,并结合工程实际情况分析围岩应力状态,分别计算不考虑开挖卸荷影响和考虑开挖卸荷影响的长大引水隧洞围岩断面切向应力.数值模拟结果表明,应力集中部位在洞腰附近区域,且考虑开挖卸荷的计算方法能更好地反映实际工程情况.     

军用桥梁结构优化设计的途径和方法(下)数学规划法的应用

一、应力导数的计算对于某些结构,荷载不变化也不移动时,可用下述方法推导出求应力导数的表达式。一个平面结构用矩阵位移法作结构分析时,基本矩阵方程为{△)=[K]~(-1){P}式中{△}为节点位移向量[K]为结构刚度矩阵{P}为节点荷载向量     

梁柱结构协同作用的车辐式索杆体系成形分析

张拉成形是张力索杆体系施工的一个重要环节.文中针对车辐式张力索杆体系的张拉成形过程,基于单元无应力长度和结构拓扑关系,采用解析抛物线单元模拟索,利用铰接索杆体系平衡矩阵建立其节点不平衡力列式；对周边梁柱索节点,基于有限元节点平衡方程,考虑连续协调的约束线位移和边界约束,将总刚度矩阵写成分块形式,建立周边节点仅考虑三线自...     

一种三维Poisson-Nernst-Planck方程的虚单元计算

利用虚单元方法在多面体网格上求解一种三维稳态Poisson-Nernst-Planck(PNP)方程,并给出PNP方程的虚单元离散形式,推导电势方程及离子浓度方程的刚度矩阵与荷载向量的矩阵表达式.数值实验结果表明,在3种不同的多面体网格下实现了PNP方程的虚单元计算,数值解在L²和H¹范数下均达到最优阶.     

预应力混凝土弧形杆的单元分析

建筑物中预应力混凝土曲梁的应用越来越广泛,为编制能设计含有预应力混凝土曲杆单元的建筑结构设计软件,需对预应力混凝土弧形杆进行单元分析。根据力学基本原理导出圆弧形曲杆的单元刚度矩阵和节点荷载列阵,并以等代直杆形式给出常用曲杆预应力等效节点荷载的计算方法。     

汽轮机隔板强度有限元法及其应用

建立了以板－梁－板为隔板计算模型的隔板强度有限元计算方法．用有间隙的弹性接触有限元法考虑了隔板非线性支撑边界，同时考虑了板的热弯曲．程序使用了八节点厚板等参元划分隔板，用三节点扭梁单元划分隔板静叶．同时，提出了计算隔板热弯曲的方法，计算了隔板温度挠度；建立了隔板模化方法；对有加强筋隔板和中分面有剖分叶片的隔板结构进行了详细的模化；编制了适合上述情况的自动剖分网格程序．应用该方法，计算了３例隔板的挠度和应力，并与厂方提供的实验值进行比较，验证了该方法的准确性     

基于壳梁单元耦合理论的车身有限元分析及其轻量化设计

在梁单元的基础上,采用壳单元和梁单元混合模型,并对壳元和梁元的边界耦合的刚度矩阵进行了详细的推导.利用通用有限元分析软件ANSYS计算了天然气公交客车在弯曲、扭转、转弯、刹车4种工况下的应力及变形.根据计算结果提出了轻量化的方案,并对应力集中点进行了结构优化,利用ANSYS对改进后的车型进行计算,结果表明改进方案可行.     

液化气船液罐鞍座温度场的有限元计算

本文采有四边形９节点等参单元有限元法编制了一通用程序,它适用于任何二维“场”问题分析．对任意形状、不同边界条件,它都能较精确地进行处理,具有网格自动生成和编号的功能,能打印出每个节点的温度值,并画出各种鞍座的等温线簇．它的精度远高于常规的三角形单元,在３８６微机上的运行时间在５ｍｉｎ左右,一次最多可计算５３０个点．     

双层筒形网壳的指示矩阵算法

双层筒形网壳的指示矩阵算法是基于将结构的形体用矩阵的形式来表示的一种算法;它引进一整套节点及杆件信息的表示法,从而能自动形成结构的节点序号及单元编号,自动生成描写结构节点、单元、边界条件和荷载向量等数据结构.指示矩阵算法适用于各种形式的网壳结构,极大地简化了计算机分析的前处理工作.     

新型曲面四边形边界元精细后处理方法研究

为了精确计算三维静电场的电场强度和电位分布,提出了新型曲面四边形边界元方法．在该方法中,对模型边界面进行二阶四边形单元剖分,对二阶单元顶点上的节点号重新编号,以单元的顶点为求解点,根据二阶四边形曲面参数方程,结合面积比值法定义的曲面单元顶点的形状函数,计算曲面单元顶点的函数值．与一阶平面四边形边界元相比,新型曲面边界元法在没有增加计算节点的情况下,由于采用更接近实际边界的曲面积分,计算精度将明显提高．但由于边界面采用二阶单元粗略剖分,单元数量相对较少,剖分后的模型较粗糙．虽然顶点节点上的函数值比较精确,但只能以平面线性单元的形式显示,离实际模型边界差别较大．本文就此提出边界元精细后处理方法．在该方法中,对曲面单元两边按一定步长等分,再根据曲面的参数方程把曲面单元精细显示出来．单元上新建节点的函数值可由曲面单元顶点上的函数值和面积比值法定义的形状函数插值得到．最后形成经精细显示后的新型曲面边界元方法．算例表明,经精细显示后边界面比未处理前更接近实际边界．     

曲面均匀网格轮式行进生成法

提出一种新的曲面有限元网格生成方法,将曲面边界离散相邻节点连接构造线段序列,并从序列中的线段出发,以线段的空间位置为依据,构造圆,再利用该圆在曲面上布点筛选求取网格节点,生成单元,使节点一单元一线段交替生成,该方法实现了曲面均匀网格的自动生成,网格质量良好,适用于不同形式的曲面,具有很大程度的通用性,有利于解决有限元分析建模的瓶颈之一——曲面网格自动生成问题。     

提升机支轮、筒壳强度的曲壳有限元计算

用曲壳有限元法计算缠绕式矿井提升机弹性开孔支轮筒壳的应力、位移。程序中采用了波前法,简壳上单元、节点可自动生成     

夹杂尖端奇异性场的新型杂交元分析

提出了一种夹杂尖端邻域杂交元模型,与全域杂交应力元结合,求解夹杂尖端的奇性应力场的数值解. 利用高次内插有限元法求解特征问题, 得到反映夹杂尖端场奇异性状况的特征值和特征角分布函数;利用Hellinger-Reissner 变分原理以及特征问题的解,推导夹杂尖端邻域的单元矩阵.模型只考虑夹杂尖端邻域的边界, 避免了在夹杂尖端划分高密度网格. 采用正方形夹杂作为算例, 数值结果显示了良好的精确性.     

ANSYS有限元分析与20节点块单元

有限元的实质就是将工程结构离散为各种单元以节点连接的计算模型.20节点三维块单元的曲面边界能较好地逼近结构的曲面边界,可用于分析形状不规则、应力分布复杂的结构.     

拱坝应力分析的三维样条边界元法

文章实现了拱坝与地基耦合分析。用样条插值拟合拱坝几何外形，用无限样条边界元模拟地基，用传递矩阵法分解子结构，用奇性校正特解场法计算边界应力。抛弃传统拱坝应力分析方法中的拱梁体系简化和关于地基的Ｆ．ｖｏｇｔ假定，即使在稀疏剖分下，也能够给出精度较高的位移场、应力场和地基反力场。为拱坝应力分析提供一条新途径