簿壁杆件在纯变下屈曲的样条有限杆元法

根据位移变分原理，用一个称为样条有限杆元法的综合方法对任意截面形状的薄壁杆件有纯弯下进行屈曲分析，并提出用一个经过变换的三次Ｂ样条函数来模拟薄壁杆件横截面的纵向翘曲位移场，屈曲分析考虑了反映剪力滞后现象的杆 面上剪就变的影响，与经典理论及有限元软件包ＣＯＳＭＯＳ／Ｍ的结果比较，本文方法能够灵活，精确和有效地进行薄壁杆的屈曲分析。     

矩形截面薄壁杆件畸变效应分析的半离散解法

对矩形截面薄壁杆件提出一种基于势能原理的薄壁杆件扭转分析的半离散解法。该方法放弃了古典薄壁杆理论的两个基本假设,能同时描述剪力滞后和畸变两种现象。杆件横截面的翘面位移采用转换的Ｂ３样条函数插值,提出了畸变能的概念。导出控制微分方程和自然边界条件,并可得到较符合实际的解答。     

空间薄壁CFRP豆荚杆悬臂屈曲分析及试验

空间薄壁CFRP豆荚杆工作时处于悬臂状态,为掌握其悬臂受力性能,分别以截面2个对称轴为中性轴对豆荚杆悬臂梁进行末端加载试验,得到了屈曲荷载及屈曲特性.利用ABAQUS进行线性特征值屈曲分析,并引入特征值屈曲模态作为初始几何缺陷进行非线性屈曲模拟,得到豆荚杆悬臂梁屈曲临界载荷及非线性屈曲特性.与试验结果进行对比分析表明:初始几何缺陷对豆荚杆悬臂梁屈曲临界载荷影响显著,给理想豆荚杆植入适当的初始几何缺陷可有效模拟实际豆荚杆屈曲.基于试验和模拟分析,进一步对豆荚杆壁厚、铺层和杆件长细比进行参数分析,得到各参数对豆荚杆悬臂梁屈曲临界载荷的影响,对悬臂薄壁CFRP豆荚杆的设计和应用具有重要参考价值.     

考虑截面畸变的薄壁箱梁的弯曲稳定分析

该文应用广义位移样条有限杆元法分析了薄壁箱梁横向弯曲稳定问题,并将计算结果与有限元软件ANSYS10进行了比较。数值算例表明:该方法适用于横向荷载作用下的薄壁箱梁的稳定分析,能够模拟薄壁箱梁横截面外轮廓线变形,具有精度高、收敛快、方便灵活等特点。     

含开口薄壁杆的空间结构热屈曲有限元分析

针对含开口薄壁杆件的大型空间柔性结构热屈曲问题,发展了一种包含翘曲自由度的二节点开口薄壁杆单元。该单元考虑了约束扭转与弯扭耦合效应,同时考虑了热应力对几何刚度阵的影响,可进行空间杆系结构的热屈曲分析。简单梁模型算例表明:该方法求得的各阶屈曲温度临界值和屈曲模态与AN SY S薄壳有限元解吻合较好;并且由于考虑了开口薄壁杆的特性,热首先引起杆件的弯扭耦合屈曲。对哈勃太空望远镜太阳帆板的简化模型进行了热屈曲分析,成功地解释了热使该太阳帆板发生扭转屈曲的原因。     

开口薄壁杆件约束扭转分析的广义参数有限元

利用样条函数建立开口薄壁杆件约束扭转的整体位移场,利用Ｈｅｒｍｉｔｅ函数建立局部单元位移场．在符拉索夫理论的基础上建立开口薄壁杆件约束扭转的总势能泛函,进而根据变分原理提出了开口薄壁杆件约束扭转计算的广义参数有限元法．     

开口截面薄壁杆件畸变效应的分析

对一类较简单的开口截面薄壁杆件讨论在扭转荷载作用下的截面变形问题。采用基于势能变分原理的半离散解法,分析过程中放弃了古典薄壁杆理论的两个基本假设,同时描述剪力滞后和畸变两种现象。杆件横截面的翘曲位移采用转换的Ｂ３样条函数插值,并增加了畸变能项。通过变分原理,可导出控制微分方程和自然边界条件。算例结果表明,对开口截面薄壁杆件,Ｖｌａｓｏｖ的第一个假设精确成立。本文结论对箱梁之类复杂截面薄壁杆件的精确     

剪力滞后对开口薄壁杆件侧向稳定的影响

提出一种简单而有足够精度的方法，以探讨开口薄壁杆件中由杆壁中面上的剪应变引起的剪力滞后现象对其侧向稳定的影响。首先建立一个考虑杆件扭转和翘曲，特别是考虑杆壁中面上剪应变的能量方程。这个方程可适用于任意横向荷载、任意边界条件下和任意棱形开口薄壁杆件的侧向稳定分析。利用Ｇａｌｅｒｋｉｎ加权余量法解一些典型的数值例题，并与已知的试验结果和有限单元法的计算结果吻合很好。最后详细讨论了反映剪力滞后现象的杆壁     

薄壁杆件的有限元分析法

阐述了薄壁杆件理论的发展及经典的薄壁约束扭转理论的不足,对应用十分广泛且基于势能驻值原理的一种数值解法——有限元理论进行了进一步的研究,提出薄壁空间杆件单元中每个节点应增加一项表征截面翘曲的位移分量,即截面的翘曲角,以计及截面翘曲的影响。指出有限元法完善了薄壁杆件理论,对实际工程的结构设计有一定的参考价值。     

悬臂变截面压杆临界荷载及过屈曲分析

讨论了一端固定一端自由变截面直杆的临界荷载和过屈曲行为 .首先 ,在Kirchihoff假设下建立了可伸长杆过屈曲问题的控制方程 .然后利用常微分方程数值求解方法得到了数值意义上的精确解答 ,给出了临界荷载与截面变化参数之间的关系以及不同截面变化参数的变截面杆的过屈曲行为与形状之间的关系 .算例表明 ,与同样体积的等截面杆相比 ,变截面杆不仅具有较大的临界荷载 ,而且过屈曲行为比等截面杆件更好     

钢筋混凝土带腋撑框架结构的力学性能

提出了一种新型的带腋撑钢筋混凝土框架结构。设置的腋撑的上、下端分别和框架梁、框架柱刚接。该新型结构的设计控制截面的位置位于梁腋撑处、柱腋撑处以及框架柱底,和常规的钢筋混凝土框架结构相比,该新型结构的框架梁端、框架柱端的弯矩值、剪力值大幅度减少。试验结果表明,该新型结构在荷载作用下,首先在梁腋撑处的外侧形成塑性铰,然后梁跨中才出现塑性铰,梁端、柱端及节点区受力性能良好,合理的设计,可以保证结构具有良好的承载能力和变形能力。进行了该新型结构的非线形有限元分析,讨论了强柱系数、轴压比、剪跨比、配箍率等参数对该新型结构的抗侧承载力和极限位移的影响。     

轴压作用下薄壁方钢管局部屈曲失稳的有限元分析

通过有限元模拟分析了轴压作用下薄壁方钢管的局部屈曲失稳形式．通过对一系列不同高宽比的方钢管模型的屈曲模态分析,研究了薄壁方钢管在轴压作用下发生局部屈曲失稳的规律．通过有限元模型分析,发现在轴向压力作用下,方钢管发生局部失稳破坏时,其临界荷载的大小主要受方钢管的宽厚比影响,而其高宽比对临界荷载的影响可以忽略不计．轴压作用下方钢管发生屈曲破坏时的屈曲系数非常接近于4,与四边简支的薄板在轴压作用下失稳的屈曲系数相同．这一结论对于薄壁方钢管在轴压作用下的屈曲分析具有参考价值．     

轴压单孔冷弯薄壁槽形中长钢柱的极限承载力

为研究腹板开孔的冷弯薄壁构件极限承载力，选取两端简支、轴心受压、腹板开单孔的冷弯槽形中长钢柱进行非线性有限元分析研究，通过对试件的变形及竖向位移-荷载曲线的分析，表明开孔构件的竖向刚度和极限承载力较无孔构件降低．有限元模拟与试验吻合较好．结果表明，选择合理的有限元数值模型，可以较好地模拟开孔钢柱的受力性能．根据数值分析结果，对开孔钢构件的畸变屈曲特征进行了分析，同时也分析了孔洞高度、宽度对构件极限承栽力的影响．     

冷弯薄壁卷边槽钢柱弹性畸变屈曲数值分析

随着高强冷弯薄壁型钢在建筑业中的大规模应用,使得构件畸变屈曲的出现可能先于板件的局部屈曲,成为构件失效控制模式。畸变屈曲的破坏机理不同于局部屈曲,其弹性屈曲应力计算过程也大相径庭。现有畸变屈曲临界应力的计算公式异常复杂,在设计中可以借助数值分析的方法进行计算。有限条方法和有限元方法是常用的两种数值分析方法,采用有限条方法和有限元方法计算了冷弯薄壁型钢柱构件弹性畸变屈曲应力和屈曲半波长度,对比研究发现二者结果非常接近,均可用于分析柱试件的弹性畸变屈曲。     

螺栓被连接件刚度理论的计算方法

为了更准确地计算螺栓被连接件的刚度,引入了假设垂直螺栓轴线的受压层在径向位置压应力的4次关系式,推导了被连接件刚度的计算公式.结合有限元分析及插值计算方法,获得了不同材料、不同尺寸所对应被连接件的刚度,反算出了相应的半顶角,进而拟合出了半顶角的解析式.同时,采用I-Scan压力测量系统测得了被连接件结合面的压力分布数据,得到了实际的半顶角.实验结果表明,半顶角解析解的误差小于2°,与有限元分析结果相比,被连接件刚度的计算误差小于6％,因此所推公式可准确地计算被连接件的刚度.     

轴向冲击下C型冷弯钢构件畸变屈曲研究

为了对轴向动态冲击载荷下C型冷弯薄壁钢构件的屈曲行为进行研究.采用了落锤冲击试验机、高速摄影仪并结合数字散斑分析技术对C型冷弯薄壁钢构件动态冲击载荷下的屈曲模式、临界载荷和极限承载力做了相关探索性研究和数据分析,并将实验结果和Abaqus数值仿真结果进行比较.结果表明：数值计算的动态屈曲临界应力与实验的临界应力相差较大,而数值模拟的屈曲后的应力-应变曲线和实验结果较为吻合;动态冲击下构件的极限承载力有很大提升.     

变刚度薄壁杆件的动力稳定性

采用有限单元法，研究无阻尼条件下受轴向周期性动力荷载作用的变刚度薄壁杆件动力稳定问题，承受轴向周期性变化外荷载的薄壁杆件，其非线性几何刚度矩阵随着轴向外荷载的变化而改变。因此，所研究的问题在本质上为变刚薄壁杆件的动力稳定性问题。用有限单元离散变刚度薄壁杆件，通过公式变换，将无阻尼条件下变刚度薄壁杆件的振动方程转化为Mathieu方程，应用Matlab程序设计语言编制程序，确定在轴向周期性动力荷载作用下，变刚度薄壁杆件可能发生的相应于弯曲振动，扭转与翘曲耦合振动的动力不稳定区域，并给出相应的结论。     

截面尺寸对薄壁压杆双重非线性稳定的影响

在荷载作用下薄壁压杆破坏的主要形式是屈曲失稳。考虑材料和几何双重非线性影响,基于有限元分析软件AN-SYS对薄壁压杆进行了稳定数值仿真分析。采用正交试验设计方法设计试验,研究工字型截面尺寸效应对结构稳定承载力的影响,通过方差分析确定各影响因素的比例。结果表明:翼缘宽度对稳定极限载荷的影响最大,翼缘厚度次之,而腹板高度和腹板厚度对稳定极限载荷影响最小不显著。