风载作用下高空贝雷架支撑系统的稳定性分析

风载荷对超高大跨重荷混凝土支撑体系安全施工的影响不容忽视,以三峡升船机为例,研究升船机塔柱顶部横梁施工过程中风载对贝雷架支撑系统结构稳定性的影响.通过有限元数值方法对贝雷架支撑系统进行屈曲分析,得到贝雷架支撑系统的失稳模态和临界载荷,并对比线性屈曲和非线性屈曲的计算结果,研究几何非线性对贝雷架支撑系统稳定性的影响.计算结果表明:在风载作用下,下层贝雷架支座附近背风侧腹杆容易发生局部杆件失稳,且考虑初始缺陷的几何非线性对贝雷架支撑体系稳定性的影响比较明显.     

钢制压力容器非线性稳定分析

为确定短圆筒钢制压力容器的稳定性能和临界荷载,对5米长的钢制压力容器开展了有限元特征值屈曲分析,获得屈曲临界荷载。在此基础上,采用弧长法对压力容器进行了非线性失稳分析,考虑了几何和材料双重非线性的影响,得到了压力容器结构整体稳定的全过程荷载-位移曲线以及单元的应力分布图。应用两倍弹性斜率法和双切线交点法求得临界荷载,与理论计算结果相比稍高,可以看出理论公式计算结果是偏于安全的。最后提出了短圆筒压力容器抗失稳的四点措施。     

钢结构用的大直径圆钢管非线性稳定分析

为确定大直径中空夹层砼柱中内钢管的稳定性能和临界荷载,对5 m长的圆钢管开展了有限元特征值屈曲分析,获得屈曲临界荷载。在此基础上,采用弧长法对圆钢管进行了非线性失稳分析,考虑了几何和材料双重非线性的影响,得到了圆钢管结构整体稳定的全过程荷载-位移曲线以及单元的应力分布图。应用两倍弹性斜率法和双切线交点法求得临界荷载,与理论计算结果相比稍高,可以看出理论公式计算结果是偏于安全的。最后提出了圆钢管抗失稳的四点措施。     

U型波纹管稳定性非线性有限元分析

该文提出了利用有限元法 ,在考虑几何非线性 ,材料非线性情况下 ,对承受有轴向、横向、转角位移载荷和内压载荷的波纹管进行非线性静力分析 ,描述屈曲前的平衡路径、最终确定屈曲临界载荷 ,比较精确地反映了其力学性能 ,为波纹管的稳定性研究与设计提供了有效手段。     

微镜扭转-弯曲耦合变形静态特性分析

给出了仅考虑微镜扭转运动的静力学分析模型，在分析微镜扭转梁因非线性静电力引起弯曲变形的基础上，建立了静电驱动微镜扭转-弯曲耦合非线性静力学模型．2种模型的，临界吸合电压、临界吸合转角以及微镜转角随电压的变化关系与试验结果对比表明：所建耦合静态模型更符合实际情况，微镜垂直方向的位移和微扭转梁宽度的变化对微镜的临界吸合电压和临界吸合转角影响显著．     

大跨径钢管混凝土拱桥非线性静风稳定性

针对大跨径钢管混凝土拱桥的特点，对其空气静力失稳问题作了理论和数值计算分析。基于虚功原理对钢管混凝土拱桥几何非线性问题的有限元分析方法进行了描述，推导出切线和割线刚度阵；在综合考虑静风荷载与结构非线性影响的基础上，利用增量法和内外两重循环相结合的方法寻找各级风速下结构变形平衡位置，并精确求解大跨径钢管混凝土拱桥静风稳定性；通过数值全过程分析得到了结构失稳行为的全过程变形曲线和失稳临界风速，并编制了相应的计算程序。实桥数值分析计算结果表明，其静风失稳为桥面弯扭耦合的失稳形态。     

梁弯曲,扭转,稳定分析的三维退化层合梁单元有限元法

首衔在２０结点三维块体等参元及１６结点相对位移板壳元的基础上,引入梁的基本假定,采用等效数值积分法,构造出１２－２０结点三维退化层合梁单元,然后考虑几何非线性,给出用于梁线弹性稳定分析的有限元列式,文中单元直接由三维块体等参元退化而得,只有线位移自由度,可以方便地与相对位移板单元和三维块体单元协调连结。又用三维退化梁单元分析了实心杆的弯曲、自由扭转及分支屈曲的临界荷载,其数值结果和理论解符合很好。     

考虑风速空间分布的三塔悬索桥静风稳定分析

为了研究平均风速空间分布对大跨桥梁静风稳定性的影响,将风速空间分布系数引入到大跨桥梁静风稳定性计算中,建立了考虑风速空间分布的静风稳定分析方法.以马鞍山大桥为算例,分析了平均风沿展向的不均匀分布对三塔悬索桥静风失稳临界风速和失稳形态的影响.结果表明:风速非对称分布且风速最大值位于任一跨跨中时的静风失稳临界风速最低.风速非对称分布时,低风速下两跨扭转位移和竖向位移的变化趋势类似,随着风速增长,风速较大的一跨变形加剧,由于主缆的牵扯作用,另一跨只能以相反的趋势变化.风速空间分布对三塔悬索桥静风稳定具有较大影响,不可忽略.     

大型袋式除尘器中箱体结构稳定性分析

除尘器结构失稳失效在实际工程中时有发生,设计时在强度满足要求的前提下,还需特别关注结构的稳定性能。本文以袋式除尘器的中箱体结构为例,采用ANSYS有限元分析软件先通过线性特征值屈曲分析计算出中箱体结构的理论临界屈曲载荷,在考虑初始缺陷、几何非线性和材料非线性的影响下,采用非线性特征值屈曲分析计算中箱体结构的实际极限承载载荷。计算结果表明,线性特征值屈曲分析计算结果偏大;只有非线性特征值屈曲分析才能准确地计算出结构的极限承载能力。     

板架屈曲临界应力的敏感性系数

采用有限元法计算平面板架屈曲的临界应力和失稳波形，推导出临界应力对结构几何参数和物理参数的敏感性系数计算的一般公式．临界应力及其敏感性系数计算均考虑金属材料的物理非线性．采用切线模数理论对受压构件的弹性模数进行修正．本文结果主要用于板架结构稳定的可靠性分析     

初始缺陷圆弧拱面内非线性失稳实验研究

针对几何缺陷圆弧拱的面内非线性弹性失稳,利用自行设计的位移加载装置进行了实验研究,实时测量了圆弧拱在加载全过程的力-位移曲线,并跟踪了圆弧拱的实时变形情况和失稳模态,获得了圆弧拱的失稳平衡路径、缺陷圆弧拱的失稳上极值点和下极值点。将实验结果与理想状态拱的有限元数值计算结果进行了比较,揭示了圆弧拱矢跨比、初始几何缺陷对拱失稳极值点和失稳模态的影响。研究表明:1)初始几何缺陷影响了拱的荷载位移曲线,使得上极值点和下极值点偏离了理想曲线;2)初始几何缺陷使得圆弧拱在不稳定平衡路径中呈现出反对称变形趋势;3)随着矢跨比的增加,圆弧拱的前屈曲失稳临界荷载逐渐增大,结构的承载能力随之提高;4)初始几何缺陷对拱的前屈曲失稳模态的影响较后屈曲失稳模态大。     

几何初缺陷铁磁梁式板磁弹塑性屈曲失稳的摄动分析

基于广义变分原理得到的磁力公式，采用磁场摄动技术，给出了横向磁场作用下铁磁梁式板的磁力摄动表达式．在此基础上研究了横向均匀磁场下，具有几何初缺陷铁磁粱式板的磁弹塑性静力屈曲失稳特征，探讨了塑性变形对铁磁梁式板的失稳临界磁场值等力学特征的影响．分析结果表明：塑性变形对铁磁梁式板屈曲失稳临界磁场是敏感的，几何初缺陷对结构的变形特征具有很大影响．     

沧口航道桥主梁静风稳定性分析

沧口航道桥(双塔双索面钢箱梁斜拉桥)是青岛海湾大桥的主通航孔桥,为确保其在建成运营后的抗风稳定性、安全性和适用性,对其主梁进行了静风稳定性分析;采用FLUID软件计算主梁静力三分力系数,对主梁节段模型进行静力三分力系数风洞试验(与计算数据相吻合),然后求解主梁静风扭转发散临界风速,采用ANSYS软件求解其动力特性和主梁的静风横向屈曲临界风速。结果表明:主梁静风扭转发散、横向屈曲临界风速计算最小值分别为579 m/s和745.6 m/s,均远大于检验风速95.8 m/s,因而沧口航道桥主梁的空气静力稳定性能够得到足够保证。     

非线性铁磁简支梁式板磁弹塑性力学行为分析

基于铁磁介质广义变分原理得到磁力计算公式和磁力耦合的非线性数值计算程序，首次对不可移简支铁磁梁式板磁弹塑性的屈曲、后屈曲、弯曲等力学行为进行分析，在考虑几何非线性情形下，探讨了铁磁简支梁式板的磁弹塑性弯曲、屈曲和后屈曲，跳跃失稳等力学现象，给出了铁磁梁式板在外加磁场的各种初始角度下进入塑性屈服阶段的临界特征曲线．数值结果表明铁磁梁式板屈曲的临界磁场值对塑性变形是敏感的．     

风荷载-列车-大跨度桥梁系统非线性耦合振动分析

考虑桥梁结构的几何非线性因素,建立了风-列车-桥梁系统耦合振动分析模型.以某大跨度钢桁梁桥为例,计算了静风及脉动风荷载的不同作用效应、风速及车速变化对桥梁位移极值的影响及桥梁几何非线性因素对结构分析的影响.结果表明,进行车桥耦合振动分析时要综合考虑风荷载的动力作用,风速及车速变化对桥梁位移极值均有较大影响,桥梁的线性及非线性位移时程曲线存在明显区别.     

纵向受压板架加强筋扭转屈曲临界应力公式

船体加筋板架结构中通常采用的角钢、T型钢之类开口断面型材加强筋由于扭转刚度较小，纵向受压后往往首先发生扭转屈曲，鉴于目前船级社规范给出的加强筋扭转屈曲临界应力计算公式未能反映侧向压力以及板屈曲模式对加强筋扭转屈曲临界应力的影响，导出了一个计及上述两个影响因素的加强筋扭转屈曲临界应力计算公式，可用于规范中对加强筋扭转出曲的校核。     

大跨度斜拉钢管混凝土拱桥屈曲分析

以某大跨度斜拉钢管混凝土拱桥为研究对象,利用有限元软件ANSYS建立该桥的空间有限元模型,计算该结构的线弹性和几何非线性屈曲稳定系数、屈曲模态,分析结构稳定性能的特点,并与同等跨度的系杆拱桥稳定性能进行了对比分析.结果表明:横向刚度对结构稳定性起控制作用,屈曲模态表现为面外对称侧倾失稳,线弹性屈曲稳定系数大于4.0,结构的稳定性满足使用要求;拉索对系杆拱结构面内稳定贡献较大,对结构面外稳定贡献非常小;结构面外和面内稳定系数均比同等跨度系杆拱桥高;关键位置的位移、应力时程曲线图中几何非线性现象不明显,几何非线性对结构屈曲的影响程度较小.     

特大型起重桅杆吊装过程的稳定性数值模拟分析

高度为64m和80m的特大型起重桅杆在直立吊装过程中承载较大的轴向载荷，在正式投入使用前，必须分析、校核桅杆在立态起吊时的整体强度和稳定性，以确保吊装过程安全。采用有限元数值模拟方法，分别计算了这两种特大型起重桅杆在顶端钢丝绳斜拉条件下桅杆吊重的线弹性屈曲临界载荷。同时考虑该大型桅杆在起吊时具有较大位移，用非线性有限元法计算了桅杆处于几何非线性状态的最大载荷及最大应力。结果表明，有限元大变形解的桅杆主肢最大工作应力值小于桅杆主肢材料的许用应力，桅杆即使处于几何非线性状态仍满足强度设计条件。设计桅杆的限定最大吊重载荷小于按有限元线性解与非线性解两种状态计算得出的桅杆结构的临界载荷，该桅杆结构满足强度与稳定设计要求，吊装过程中不会发生失稳破坏。     

纵向受压加筋板架有侧向压力时加强筋的扭转屈曲

在Vlasov导出的一般薄壁杆件扭转屈曲微分方程式的基础上,利用迦辽金法导出计算扭转屈曲临界应力的广义特征值问题.研究了侧向应力为定值、轴向压力为活载荷的情况,探讨了侧向压力对轴向临界应力的影响.考虑了板对加强筋的弹性转动约束,对板内压应力的影响以及板受压屈曲后屈曲模式的影响亦进行了讨论.     

波纹管的扭转屈曲

通过实验与有限元计算结合的方法研究波纹管在扭转载荷下的后屈曲问题.基于薄壳大挠度屈曲理论,采用弧长法,分析了波纹管在扭转载荷下的柱屈曲现象.并根据Koiter理论,分析了初始缺陷对波纹管后屈曲的影响.研究表明,波纹管在很小的扭转角度下就会屈曲,但这种屈曲对初始缺陷不太敏感,并随缺陷的增加而使得载荷位移曲线更平缓.实验与有限元计算所得的屈曲模式也极为相似.