海洋平台管节点局部柔度的参数分析及其试验研究

本文运用改进的半解析法，对Ｔ、Ｙ、对称Ｋ和ＴＹ型管节点在轴力、面内及面外弯矩作用下的局部柔度进行系列计算，通过对计算结果的回归分别导出上述各型管节点局部柔度的参数公式．并且进行了几组Ｙ和ＴＹ型管节点模型的面外弯曲局部柔度试验．与国内外现有经验公式和试验结果的比较验证表明，应用这些参数公式在海洋平台总体结构分析中可准确有效地确定各型管节点的局部柔度．     

钢管节点局部柔度的等效单元及其在海洋平台结构分析中的应用

为了在海洋平台结构分析中计及管节点局部柔度的影响，本文建立了一种在海洋平台有限元分析中代表空间管节点局部柔度的等效单元，它可方便地与通用的结构有限元程序配合，对三维平台结构进行精确的静动力分析．作者编制的与ＳＡＰ５配合使用的前处理程序，可自动生成符合ＳＡＰ５输入格式的等效单元读入刚度矩阵数据．通过算例说明，在海洋平台结构分析中计及管节点局部柔度是十分必要的．     

考虑节点柔度的空心圆钢管桁架的简化分析模型

焊接圆钢管桁架在节点部位存在明显的局部柔度现象,在进行有限元分析时要精确模拟这种节点局部柔度就需要采用3D实体或壳单元模拟整个管桁架结构,这导致有限元分析的计算量大、效率低,不利于在工程设计中采用。为了简化计算过程,通常使用常规梁单元模拟钢管构件,并将管节点部位模拟成刚接形式。这种简化方法虽然提高了计算效率,但是却无法模拟出节点局部柔度导致的变形。为了解决这个问题,在常规梁单元模型基础上,在节点部位引入一个虚拟梁单元(Fictitious Beam Element,FBE)模拟节点的局部变形。虚拟梁单元的刚度可通过以往对管节点柔度研究所提出的参数公式进行等效。为了验证这种简化模型的准确性,对由T型管节点和Y型管节点组成的管桁架进行参数分析,共计算了12个管桁架模型,对这些管桁架模型分别采用3D有限元模型、常规刚接梁单元模型以及所提出的虚拟梁单元模型进行分析。研究结果表明:常规刚接梁单元模型会过低估计管桁架的变形,而采用虚拟梁单元模型则可以高精度地计算出管桁架的变形。     

空间多支管接头的局部柔性分析

本文用半解析法的计算机程序ＳＡＭＴＪ计算了多支管局部柔度阵的各元素，讨论了不受载支管的刚度效应和支管间的交互柔性，认为忽略这些效应将导致求得的支管接局部柔度为上界和下界，最后指出，在结构分析中用单支管的局部柔度替代多支管局部柔度将导致偏于危险的计算结果。     

海洋平台环筋加强管节点的应力分析

本文用半解析变分解法对弦管内具有环筋加强的海洋平台管节点进行了应力分析。研究了应力集中现象,应力集中系数与管节点几何参数间的关系以及环筋尺寸及位置的影响,并编制了计算程序。     

用分载位移法进行拱坝动力分析

本文用基于试载法的分载位移法进行拱坝动力分析,并讨论拱坝动力分析试载法中柔度矩阵的对称性质及自振特性分析等问题,指出柔度矩阵是不对称的;因而不能直接套用直接滤频法或斯托杜拉(Stodola)法计算自振特性.文中进一步证明了用直接滤频法可以得到准确的固有频率,但须经过转换才能得到准确的振型.计算实例表明,分载位移法的计算结果与有限元法的结果吻合较好.     

椭圆型柔性铰链闭式扭转柔度研究

针对变矩形截面梁扭转柔度难以解析求解问题,基于矩形截面梁扭转柔度公式及利用微分和积分思想,采用非线性曲线拟合方法得到了可用于推导变矩形截面梁闭式扭转柔度的设计公式,解决了变矩形截面梁扭转柔度不可积或可积情况下精度较低的问题,并用于解析推导椭圆型柔性铰链闭式扭转柔度公式.通过数值算例和有限元对闭式解析结果进行验证,并分析了结构参数对柔性铰链扭转柔度的影响,结果表明:闭式解与数值解结果一致,与有限元结果相比相对误差小于7.5%,且当铰链宽度和最小槽口厚度较小时对扭转柔度的影响较大,从而为变矩形截面柔性铰链受扭转力矩时的尺寸优化及结构设计奠定理论基础.     

冷弯薄壁型钢节点刚度的数值分析和预测模型

通过对Byran公式进行修正得出多层板单螺栓搭接节点初始拉伸柔度的计算模型;随后分析了节点板厚度、螺栓安装容差、螺栓端距等参数对修正系数及初始拉伸柔度的影响;在此基础上推导出冷弯薄壁型钢梁柱节点初始转动刚度的预测模型.结果表明,对半刚性的冷弯薄壁型钢梁柱节点而言,采用线性模型能取得较精确的结果.研究结果为冷弯薄壁型钢门式刚架的设计提供了一定的参考建议.     

结构灵敏度分析的解析方法

对基于有限单元法结构设计灵敏度分析的有限差分法,半解析法和解析法进行了评述,针对不同性质的设计变量,推导了杆件单元和块体等参单元设计灵敏度分析的解析公式,给出了解析求解劲度矩阵,荷载矩阵及单元内（应）力矩阵对设计变量导数的算法。算例表明,本文方法计算精度高,方法简单,计算工作量少。     

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.     

考虑接头局部柔性的空间结构总体分析

本文提出在空间管接头部位采用多面体柔性单元．该单元的刚度通过对接头局部柔度阵［ＬＪＦ］进行适当的变换来确定．以一个空间平台结构的内力、变形以及接头的应力集中系数，与刚性接头下的计算结果进行了比较．结果表明，对空间管状结构总体分析，考虑接头的局部柔性是很有必要的．     

近海平台管状接头弹一塑性有限元分析

本文采用拟协调元、分层子单元和拟子结构列出了近海平台管状接头弹-塑性有限元分析的列式,同时在高斯消去法中运用改进的顺序-逆序修正、分块等技巧,在每个载荷增量步中仅需对进入塑性区范围的静力方程进行求解。文中介绍了 T 型及 Y 型管状接头的数值计算结果并与 T 型管状接头的实验结果进行了比较,结果是相当接近的。     

近海平台空间多支管接头的应力集中

本文介绍了空间多支管接头在组合载荷作用下的应力集中矩阵的列式，并以一空间导管架的空间管接头在海浪组合载荷作用下作为算例进行计算．讨论了空间管接头的最大应力与它相应平面接头的最大应力之间的差异．     

焊接管节点设计承载力公式研究

本文探讨了海洋和建筑工程中焊接管节点在静载轴力作用下的设计承载力问题;在剖析各国规范中极限承载力公式及影响其强度的主要因素基础上,提出了建议的承载力公式;由建议公式及日本、美国、欧洲规范公式计算值与筛选的试验值进行统计计算比较,结果表明：建议公式概念明确,表达形式简洁,各系数计算方便,统计精度较高。最后,根据我国新规范设计原则,并考虑到国产材质和节点焊接条件,提出建议的设计承载力公式。     

海洋平台管接头模型的白光散斑法实验分析

介绍了白光散斑法的基本原理和方法：简述了该法用于海洋平台管接头模型静力实验的具体测量方法和分析步骤； Ｔ型和 Ｙ型四个接头模型实验结果和三维有限元分析结果进行了比较，两者良好的一致性表明了结果的可靠性。     

方钢管混凝土柱隔板贯通节点静力拉伸试验

为研究方铜管混凝土柱与钢梁受拉翼缘连接的结构性能,基于隔板贯通节点承载力理论,对11个十字形节点试件选行了静力拉伸试验研究结果表明,圆弧倒角型隔板贯通节点具有较好的承载力和延性,影响节点承载力的主要因素是隔板的厚度与浇注孔直径,其次是钢管的宽厚比和隔板外伸长度;在铜管中填充混凝土有利于提高节点的屈服承载力和刚度,但混凝土的强度对节点承载力影响不大．试验值与理论计算值比较分析表明,隔板贯通节点局部抗拉承载力理论计算公式对于填充混凝土的试件偏于保守,但过高估计了空铜管试件的承载力．     

圆钢管相贯节点局部刚度的参数公式

对圆钢管相贯节点局部刚度研究的必要性和国内外研究状况作了评述 ;在钢管相贯节点局部变形机制的基础上对局部刚度作了定义 ;采用板壳有限元方法分析钢管相贯节点 ,通过单参数分析确定各影响参数与节点局部刚度之间的函数形式 ,从而设定回归模式 ,并用正交试验设计理论设计计算模型 ;应用多元线性回归理论拟合出相贯节点局部刚度的参数公式 ;通过节点模型试验对有限元方法进行校验 .结果表明 ,采用的分析方法及获得的参数公式具有很好的适用性