板桁组合结构分析中的板梁单元

为了能合理和方便地分析板桁组合结构的受力性能,将纵、横梁视为混凝土板的加动梁,建立考虑板梁共同作用和相对滑移板梁单元、无共同作用和过渡区的板梁单元.其中,将矩形板视为单元的基本部分,梁视为附属部分,即以矩形板4个结点的结点位移以及每条板梁结合面(有钉区)中线上的3个相对滑移自由度作为板梁单元的基本自由度,以构造板和梁的位移模式,由此得到板梁单元的单元刚度矩阵.     

正交异性钢桥面板局部振动计算的组合板梁单元法

针对大跨度钢桥中采用梯形加劲肋的正交异性钢桥面板,提出一种计算钢桥面板局部振动的组合板梁单元法.其中顶板用平板壳单元分析,梯形加劲肋视为板梁单元,两者的位移模式根据板与肋的变形协调关系建立.组合板梁单元的刚度矩阵通过能量变分原理得到,利用各子单元的形函数可以求得组合板梁单元的一致质量矩阵与一致荷载列阵,进而得到相应的有...     

非标准交接板梁组合结构的有限元建模新方法

讨论了两类比较特殊的非标准交接板梁组合结构-有相当横截面面积的筒形壳/管形状的梁与板壳单元的组合结构，指出对这些组合结构的常规处理方法可能导致板壳单元对梁单元变形约束的放松，造成约束刚度的低估和相应特征频率计算结果偏低的虚伪现象，利用MSC/NASTRAN结构有限元分析软件中的多点约束（MPC）法，提出了一种新的建模方法，可以很好地解决上述问题，通过两个算例验证了该模拟方法的有效性。     

处理板梁组合结构连接的一种方法

采用一种罚单元处理有限元法分析板梁组合结构连接处单元节点不重合的过渡问题。编制了有限元程序,把这种罚单元作为一种单元类型组装到程度中去;而ＳＡＰ５程序对板梁单元节点不重合问题采用主从关系。用这二种方法计算实例,结果吻合较好     

考虑梁板共同作用的现浇混凝土楼盖分析

现浇混凝土梁板式楼盖体系中,梁与板形成整体,在竖向荷载作用下共同受力.然而传统的简化分析方法很少考虑梁板的共同作用机理.本文在对现浇混凝土梁板式楼盖有限元分析的典型单元类型,即3D梁单元、膜单元、板单元及壳单元作简要概述的基础上,应用三维结构有限元程序SAP2000对典型的现浇混凝土梁板式楼盖进行建模分析,通过与传统简...     

反应堆压力容器的变形和应力分析

反应堆压力容器包括顶盖、加肋管板,壳体(外壳和底部壳体)三部分。本文用有限单元(高次单元)位移法求该结构在机械力和温度场下的变形和应力状态。文中着重对加肋管板的部分用有限单元(高次单元和简单单元)位移法与实验所得的结果进行了比较。本文作者已编成通用程序,并在SIEMENS—7730电子计算机上对不同形式、尺寸、边界条件下的结构进行了多次运算,其结果与有限单元(简单单元)位移法、实验、经典解比较是满意的。该程序能普遍适用于不同类型的机械力和温度场下的板、壳、梁、杆的单类型结构和组合结构。     

已建水工钢闸门应力计算的构件尺寸及梁单元的偏心处理

根据近年来对运行几十年的若干水工钢闸门的结构应力检测与计算的总结，提出了应用梁板组合三维有限元程序计算已建水工钢闸门结构应力时存在的结构构件尺寸(主要指构件锈蚀以后的厚度)与梁板结构偏心处理两个技术问题，并给出了作者对这两个问题的处理方法，结合计算实例说明在计算梁板组合结构时考虑其偏心与否可能引起的误差.     

冲击载荷下混凝土破坏过程数值模拟

用二维梁-颗粒模型BPM2D(Beam-Particle Model in Two dimensions)模拟了混凝土动态破坏过程.梁-颗粒模型BPM2D是在离散元法基础上,结合有限元法开发的二维数值计算模型. 在模型中用三种类型梁单元形成混凝土数值试样.每种类型梁单元的力学性质均按韦伯(Weibull) 分布随机赋值以模拟混凝土细观结构的非均匀性,同时梁单元的强度随应变率不同而变化.利用此模型分析了混凝土板在弹体冲击条件下的破坏过程,并给出不同弹体初始速度条件下混凝土内部应力波传播过程.通过将计算结果与实验数据相比较,表明梁-颗粒模型可有效应用于计算和模拟脆性材料动态破坏问题.     

未确知信息板梁组合结构的动力特性分析

 为了克服随机方法难以处理小样本的缺陷,文中充分利用客观的不确定性信息,构建了物理参数(弹性模量、质量密度)同时具有未确知性的空间板梁组合结构动力特性分析模型,提出了基于未确知因子法的板梁组合结构动力特性分析方法.首先利用未确知因子的数学表述,构建结构的刚度矩阵和质量矩阵,然后从结构振动理论中的Rayliegh商出发,根据未确知有理数的运算规则,推导出板梁组合结构特征值的计算表达式.得出结构特征值取某值的可信度与各参数取值可信度的趋势一致的结论.在缺乏足够数据或者信息不完整的情况下,用未确知信息表述结构模型参数的不确定性,比用成熟的随机方法具有更高的可信度且方法简易可行.算例给出了某未确知性板梁组合结构的固有频率可能值及其可信度的计算结果,表明该方法的可行性和有效性.     

板梁组合结构有限元分析的未确知因子法

为了克服随机方法对于小样本难以处理的缺陷.文中充分利用客观的不确定性信息,构建了物理参数和载荷同时具有未确知性的空间板梁组合结构有限元分析模型,并提出了基于未确知因子法的板梁组合结构分析方法;利用未确知因子的数学表述和未确知有理数的运算规则,推导出板梁组合结构位移响应和单元应力响应的计算表达式.得出结构位移和应力响应取某值的可信度与各参数取值可信度的趋势是一致的结论.在缺乏足够数据或者信息不完整的情况下,用未确知信息表述结构模型参数的不确定性,比用成熟的随机方法具有更高的可信度且方法简易可行.算例给出了未确知性结构的响应可能值及其可信度的计算结果.表明该方法的可行性和有效性.     

分体式组合小箱梁桥空间有限元建模方法

为解决对分体式组合小箱梁桥桥型进行空间有限元分析时所遇到的各片箱梁间翼缘纵向湿接缝如何准确模拟等问题,为寻求合适的空间有限元建模方法,以由4片分体式组合箱梁组成的40 m单跨简支梁桥为研究对象,利用大型有限元软件MIDAS/Civil,分别建立了实体单元计算模型、梁板单元组合计算模型及改进的梁格法计算模型,对比分析了在4种荷载工况下各片箱梁跨中位移解。计算结果表明:实体单元计算模型计算结果准确但建模复杂,与其相比,梁板单元组合计算模型最大误差为-5.4%,改进的梁格法计算模型最大误差为-2.3%。改进的梁格法计算模型为该桥型合适的有限元建模方法。     

港珠澳大桥通航孔钢箱梁桥面板的静动力特性研究

以港珠澳大桥江海直达通道为工程背景,对桥面加劲板的静力与动力特性进行研究.运用组合板梁单元法分析梯形肋加劲板,其中顶板用平板壳单元分析,而构成梯形肋的各个子板件则用板梁单元分析.同时,构造了8节点的实体板单元进行铺装层的模拟.重点研究桥面铺装对桥面板位移、应力以及自振频率的影响,并将计算结果与ANSYS有限元分析结果进行比较.结果表明:本文方法计算结果与ANSYS计算值均比较吻合,从而验证了本文方法的准确性,同时由于本文方法的自由度少,划分单元数量少,因此计算效率更高;另外,桥面铺装不仅具有自重效应,而且对桥面结构有一定的刚度贡献,因此在分析桥面结构力学特性尤其是在精确分析时,需要考虑桥面铺装的作用,且不能简单地以等效荷载的形式考虑.     

结合梁板单元的位移模式研究

提出了一种考虑梁板相对滑移和板剪滞效应的结合梁板单元.以矩形板中面4个结点的结点位移、板梁结合面3个点的相对滑移和板中线上3个点的剪滞翘曲位移作为单元的基本自由度,构造了板和梁的位移模式.其中以板的位移模式为主,梁的位移模式则根据板和梁之间的变形协调条件来确定.通过一个钢-混凝土结合梁试验模型的计算,结果表明,根据提出的结合梁板单元得到的结果与试验值和常规有限元的结果较为吻合,说明了此方法的可靠性.     

基于壳梁组合单元预应力混凝土梁非线性响应

基于壳梁组合(SBC)单元,建立了预应力混凝土T梁非线性分析模型,并对其进行了破坏全过程研究,对梁体刚度折减、预应力筋应力重分布规律等进行了分析.基于分层壳单元和梁单元计算模式,对预应力筋采用SBC单元模拟,有效地模拟了预应力筋的空间预应力作用,对普通钢筋和混凝土采用分层壳单元模拟.采用Owen准则等描述了预应力混凝土T梁的屈服等材料非线性效应,并研制了相应的非线性计算程序.研究结果表明,该方法的计算结果与试验梁的试验结果吻合良好,非线性SBC单元方法用于预应力混凝土T梁分析是合适的,为此类工程薄壁结构的评定分析提供了一种较为有效的计算方法.     

单箱三室连续-刚构箱梁桥的剪力滞效应

根据一座单箱三室连续-刚构组合桥梁,考虑桩-土相互作用分别建立了变截面三维梁单元和三维实体、板壳单元组合两种有限元模型,分析了桥梁在均布荷载和集中荷载作用下的剪力滞效应,并讨论了两种计算模型对动力特性的影响.结果表明,在均布荷载与集中荷载作用下箱梁的剪力滞效应明显不同,对于地震时程反应分析而言,采用变截面三维梁单元模型计算效率较高.所得的分析结果对指导这类桥梁的设计具有重要的工程实用价值.图7,表2,参8.     

高速铁路双块式无砟轨道计算模型约束方程的建立

为合理处理高速铁路双块式无砟轨道结构动力学分析中梁?板与弹簧、梁?杆与板壳、板壳与实体等连接问题,基于Timoshenko板壳理论和直接法建立多点约束方程,构造双块式无砟轨道组合结构计算模型,将组合结构中相关节点的位移通过偏心关系与板壳理论的直线假设建立的多点约束方程引入Galerkin法的弱积分形式中,解决各种不同类型单元因自由度不同和偏移连接而对组合结构总体刚度矩阵的贡献不同等问题。从理论上分析各种不同类型单元相结合的多点约束方程构建问题,并在此基础上,建立高速铁路双块式无砟轨道结构动力学有限元模型。结果表明:基于Timoshenko板壳理论和直接法所建立的有限元模型是合理的,双块式无砟轨道不同结构层连接良好,能消除常规方法产生的不合理附加应力。     

基于实体退化组合单元的钢筋混凝土多梁式T梁非线性分析

根据实体退化壳单元理论,推导单元的位移场,建立钢筋混凝土多梁式T梁的实体退化组合单元模式,其中纵向受力钢筋采用空间杆单元处理,并推求了其对实体退化组合单元刚度矩阵的贡献。采用Ottosen四参数屈服准则,考虑混凝土的材料非线性,以及通过V.Karman假设考虑了结构的几何非线性,分析几何非线性对此结构的影响。典型算例分析表明:考虑双重非线性的钢筋混凝土多梁式T梁的实体退化组合单元的计算结果与试验资料吻合良好;当偏载加载时,加载端边梁的受力钢筋应力发展较为迅速而首先达到屈服应力,其余各主梁的受力钢筋应力依次发展,直至结构破坏;对于钢筋混凝土多梁式T梁类实体结构,材料非线性效应明显,但几何非线性效应在一定范围内可以不计入。     

Nonlinear analysis on the reinforced concrete multi-T girder based on the solid and degraded composite element

根据实体退化壳单元理论,推导单元的位移场,建立钢筋混凝土多梁式T梁的实体退化组合单元模式,其中纵向受力钢筋采用空间杆单元处理,并推求了其对实体退化组合单元刚度矩阵的贡献。采用Ottosen四参数屈服准则,考虑混凝土的材料非线性,以及通过V.Karman假设考虑了结构的几何非线性,分析几何非线性对此结构的影响。典型算例分析表明:考虑双重非线性的钢筋混凝土多梁式T梁的实体退化组合单元的计算结果与试验资料吻合良好;当偏载加载时,加载端边梁的受力钢筋应力发展较为迅速而首先达到屈服应力,其余各主梁的受力钢筋应力依次发展,直至结构破坏;对于钢筋混凝土多梁式T梁类实体结构,材料非线性效应明显,但几何非线性效应在一定范围内可以不计入。     

混合型网壳结构的有限元法分析及受力特性的研究

混合型网壳是一种新型空间结构形式，采用板壳元、空间梁单元、杆单元的组合结构有限元法对这种结构的受力特性作了探讨分析。通过分析混合型扁网壳结构的位移、内力分布规律，验证了该结构设计应用的合理性和现实意义。     

公路组合桥面钢桁梁桥整体式节点计算对比

钢桁梁桥在进行全桥有限元计算时,节点的精确模拟与否直接影响计算结果的准确性.传统空间梁单元模型只能反映结构的整体受力,不能反映局部详细应力分布,然而局部应力分布也是桥梁设计的重要依据.为了对比分析空间梁单元模型与精细组合单元模型节点刚性对全桥整体变形和应力分布的影响,以跨径90 m、桥面宽18m公路简支钢桁梁桥为研究背景,分别采用Midas Civil与ABAQUS有限元软件建立三维梁单元模型与精细组合单元模型.采用不同恒载与车辆荷载工况进行加载,对比分析了梁单元模型与组合单元模型相应杆件的应力分布与相对差值;最后通过实桥原位实验证明了精细组合单元模型计算结果的有效性.研究表明,三维梁单元模型简单易行,可以快速给出钢桁梁桥整体计算结果,而精细组合单元模型能够准确考虑节点刚性对于钢桁梁桥整体变形的影响,并给出关注部位详细应力分布.