土-结构动力相互作用对结构弹塑性变形影响的探讨

罕遇地震作用下进行结构弹塑性变形验算是十分必要的,目前结构弹塑性变形验算的方法均是基于地基刚性假定提出的,而考虑土-结构动力相互作用的结构弹塑性变形验算有待研究．采用平面桩-土-结构弹塑性有限元分析,探讨了水平地震作用下土-结构相互作用对弹塑性变形特性的影响．分析发现,考虑相互作用后,多层框架结构弹塑性层间位移均有折减,薄弱层的塑性变形减小,发生塑性破坏的程度降低．对多层框架结构按现有规范进行弹塑性变形验算可能偏安全．     

泉州电信综合楼结构弹塑性分析

平面与竖向布置不均匀的泉州电信综合楼属特别不规则建筑,有必要进行罕遇地震作用下结构薄弱层（或薄弱部位）的判断及结构弹塑性变形验算。文中介绍了结构弹塑性分析法并采用空间弹塑性推覆模型,对泉州电信综合大楼结构进行静力非线性分析,计算结果表明,结构在小震作用下变形满足规范的应小于１／８００的规定,但对个别连梁和角柱进入塑性屈服阶段等薄弱部分的设计应加强;结构在大震作用下变形满足规范的应小于１／５０的规定     

自由变形结构弹塑性分析的新方法

考虑目前塑性力学实验与理论上存在的众多分歧,从材料弹塑性变形的本质入手,研究受力构件应力分布与变形间的关系.对于一个受力结构,其内应力引起应变,受力较小时应力仅引起弹性应变,εij=Gijklσkl.受力较大后,应力的作用不仅产生弹性应变,也产生塑性应变,εij=εije+εijp.在小变形、弹性变形与塑性变形不耦合情况下,结构中的应力与弹性应变仍呈线性关系而与不受塑性变形的影响.按照以上思想对梁、轴受力结构进行了弹塑性分析,得出在弹塑性下梁、轴内应力呈线性分布,卸载后结构内有残余的塑性变形,而无残余应力.新认识比原有认识更符合结构弹塑性变形实际情况,并具有普遍意义.     

RC巨型框架结构抗震设计中的能力设计措施

以位于巨型梁上的次框架底层柱底截面组合弯矩设计值增强系数的不同取值为变量进行多个典型巨型平面框架设计.采用平面结构弹塑性动力分析程序Drain-2d 对每个典型巨型框架在地震作用下进行弹塑性时程分析,得出了这些巨型框架在地震作用时的受力变形特点、塑性铰出现情况和整个结构的薄弱环节等,从中找出位于巨梁上的次框架底层柱底截面弯矩设计值增强系数取值的正确思路,并给出设计的合理取值,为钢筋混凝土巨型结构设计提出一些建议.     

基于位移模式静力弹塑性分析方法的研究

在基于位移抗震设计中,运用静力弹塑性分析方法分析结构在地震作用下的弹塑性性能.采用基于水平位移模式分析方法,克服基于水平力模式分析方法中的理论不足,反映结构在地震作用下的弹塑性位移特征,其稳定性优于水平力模式,便于确定结构层间位移和各构件的弹塑性变形.     

基于PERFORM-3D的筒中筒结构弹塑性时程分析与性能评估

采用PERFORM-3D软件及纤维剪力墙单元,通过对一14层筒中筒结构试验模型进行弹塑性时程分析,并与试验结果对比,验证了软件模型的合理性。通过结构在不同烈度情况下的变形分析,具体研究了该结构的层间位移角分布,并参考美国性能规范ASCE41—06,对结构在弹塑性阶段的性能进行评估。得出在高烈度地震动下结构底部剪力墙出现较大塑性变形,以耗散大部分能量,同时给出相应的设计建议,为同类高层结构弹塑性分析提供参考。     

静力弹塑性分析方法在高层建筑结构中的应用

为了使静力弹塑性分析方法应用于高层结构的弹塑性变形计算,该文根据静力弹塑性分析的基本原理并结合高层建筑结构特点,通过理论分析,得到了既考虑多阶振型组合又能反映结构瞬时动力特性的静力弹塑性分析改进方法.算例计算表明:文中提出的改进的静力弹塑性分析方法可以适用于高层建筑结构在地震作用下的弹塑性变形计算;并且由于高层结构抗侧移刚度较小,在地震作用下侧向位移曲线受高阶振型影响明显.     

基于MIDAS/GEN高层建筑结构静力弹塑性分析

文章对静力弹塑性分析(push-over方法)的基本原理及实现步骤进行了简要的介绍;应用大型有限元软件MIDAS/GEN 空间结构程序对一个21层框架-剪力墙结构进行了静力弹塑性分析和抗震性能评价;结果表明,该方法可从层间位移角、塑性铰分布及变形等方面对结构进行综合的量化评价,并能揭示出结构在罕遇地震作用下的薄弱环节,是实现基于性能设计的有效方法.     

基于固有应变的船体板列焊接变形数值预测

采用固有应变有限元法,对船体板列焊接变形进行预测.确定了固有应变加载区域,进行了热弹塑性有限元分析,获得焊接温度场和应变场,提取热弹塑性有限元分析得到的残余应变数据,作为相应加载区域的固有应变值.加载固有应变值,进行结构弹性分析获得板列焊接变形,数值模拟结果可为板列焊接变形预测提供依据.分析了不同的焊接顺序对固有应变加载和结构变形的影响.     

设计偏心距对偏心结构弹塑性扭转反应的影响

通过对三片抗侧力单元构成的偏心结构进行弹塑性时程分析,研究了弹塑性侧扭耦合反应与输入地震动强度之间的关系.随着输入地震动强度的增大,结构扭转反应经历3个阶段的变化,在弹性范围内扭转角单调增大,开裂后逐渐减小,屈服后则继续增大.扭转对侧向振动的影响则逐渐减小,侧扭耦合程度逐渐降低.分析结果表明:通过设计偏心距对偏心结构进行强度分配,可以控制弹塑性扭转反应并提高结构侧向变形能力.设计偏心距的不同取值,对刚性边构件的屈服水平和延性需求的影响最大.文章还对偏心结构基于性能的抗震设计进行了展望.     

地震作用下钢筋混凝土框架结构防倒塌的判别

在地震作用下保证钢筋混凝土框架结构耗能最大化，同时保证在弹塑性变形条件下大震不倒，对框架结构意义重大。基于功能原理，对框架结构在水平地震作用下达到最大弹塑性位移时的2种变形破坏模式柱铰机制和梁铰机制进行分析，给出结构倒塌指标Ks的下限值和防倒塌的评估判别式，通过算例和实例对规范中框架结构防倒塌的相关要求进行了计算验证。结果显示，现行抗震规范对罕遇地震作用下钢筋混凝土框架结构变形控制值是略偏保守的。     

薄壁铝型材挤压成形的一种有效模拟方法

基于大变形弹塑性有限元理论和有限体积法基本原理，建立了金属塑性成形的弹塑性UL有限元列式以及塑性流动中的有限体积控制方程．提出了有限元模拟系统到有限体积模拟系统的数据传递和信息继承方法。建立了铝型材挤压成形有限元/有限体积法复合模拟系统，对铝型材挤压过程进行了数值模拟，预示金属在成形中的塑性变形行为，从而为模具设计及工艺参数选取提供理论依据．     

动力弹塑性分析在桥梁工程中的应用

依据我国《建筑抗震设计规范》(GB50011-2001)和《公路桥梁抗震设计细则》(JTG/T B02-01-2008),以及弹性阶段承载力设计和弹塑性阶段变形验算的两阶段设计理论,使用MIDAS Civil 2006通用有限元程序进行某大桥动力弹塑性抗震分析,并对罕遇地震作用下的结构响应进行了综合评定并概括介绍了塑性铰区域纤维模型的建立方法和桩基础的模拟过程.     

梁的弹塑性大挠度变形分析

采用理想弹塑性模型,基于Euler梁的几何非线性理论,建立了梁在机械载荷作用下的弹塑性大挠度变形问题的控制方程.包括轴线位移、横截面转角、内力等6个未知函数.该数学模型能够分析弹塑性材料梁在弹性阶段以及塑性区扩展阶段的变形.作为算例,应用打靶法数值求解了水平悬臂梁在自由端受竖向集中力作用下的弯曲问题,绘出了不同载荷参数下的弹性和弹塑性挠度曲线,分析了载荷参数和梁自由端挠度之间的关系.结果表明,打靶法是解决弹塑性梁大挠度变形问题的有效方法.     

火灾下三维钢框架结构响应的数值模拟

建立了三维钢框架结构模型,采用有限元法对整体结构在火载荷和常规载荷共同作用下的变形和应力进行了弹塑性分析,得到了变形及应力随时间变化的云图;同时将不同约束条件下整体结构的响应进行了对比,得到了内力及挠度随时间变化的曲线.为基于整体结构的耐火设计提供了有效的数值模拟方法.     

方形拉深筋力特性的数值模拟研究

板料在拉深筋中的变形是一相当复杂的过程,本文以弹塑性有限元数值模拟为手段,系统地研究了板料在通过方形拉深筋时的变形特点和受力状态,并对方形拉深筋力能参数的构成特点及变化规律进行了深入分析,以期加深人们对此物理过程的认,为拉深筋的设计提供理论依据。     

某高层双塔连体结构抗震设计

针对某高层双塔连体结构"头重脚轻"的不规则高层建筑,采用性能化设计思想,通过弹性阶段承载力和弹塑性阶段变形验算来确保结构的抗震安全性,并基于计算结果对结构方案进行优化调整.结果表明:采用基于性能的抗震设计方法能有效保障复杂结构的抗震安全性,相关思路及设计经验可供相同类型结构的抗震设计参考.     

弹塑性弯曲直梁的回弹变分原理及应用

由于在建筑结构中,荷载作用下弹塑性梁的变形影响着建筑物的安全性与舒适性。在模具生产中,材料的受力回弹决定着冲压成型构件的精度问题。且弹塑性材料的弯曲变形及回弹变形问题,以往都是通过计算机模拟进行分析计算,因此,为解决上述问题本文推导出弹塑性材料的变形方程和回弹方程。本文以有限变形回弹反耦联系统和反耦方程为基础,应用有限变形回弹反耦联方程和加权余量法建立有限变形回弹变分原理。并应用回弹变分原理中的最小势能原理和最小余能原理求解了弹塑性悬臂梁和简支梁的回弹挠曲线方程。在对计算结果与ANSYS有限元模拟进行对比的过程中,取得了一定的成果,该成果对工程实际具有一定的工程参考价值。     

考虑弹塑性变形的结合面静摩擦系数分形模型

在传统的M-B接触模型的基础上,引入微凸体的弹塑性变形,建立了结合面静摩擦系数的分形模型.同时,建立了未考虑弹塑性变形的结合面静摩擦系数分形模型,并对两个模型进行仿真比较分析.结果表明:考虑弹塑性变形的结合面静摩擦系数大于未考虑弹塑性变形的结合面静摩擦系数;结合面静摩擦系数与法向载荷和材料特性参数呈正相关,而与分形尺度参数呈负相关;当1.1≤D≤1.5时,结合面静摩擦系数与分形维数呈正相关;当1.5≤D≤1.9时,结合面静摩擦系数与分形维数呈负相关.     

考虑弹塑性变形机制的结合面静摩擦因数模型

在三维接触分形理论的基础上,从理论上建立了一种考虑微凸体的完全弹性、弹-塑性和完全塑性三种变形机制的结合面静摩擦因数三维分形模型。该模型反映了结合面法向载荷、分形维数以及分形特征尺度参数对结合面静摩擦因数的影响。仿真结果表明,静摩擦因数f随着无量纲法向接触总载荷P*的增大而增大;分形维数D的增大,先增大后减小;无量纲分形特征尺度参数G*的增大而减小;考虑弹-塑性变形机制的结合面静摩擦因数小于不考虑弹-塑性变形机制的结合面静摩擦因数。