Winkler地基上Timoshenko深梁的有限元分析

建立Winkler地基上Timoshenko深梁的初参数解和有限元列式,导出单元刚度矩阵和均布荷载、集中力、集中力偶等非结点荷载的等效公式。根据《材料力学》剪应力分布假定,提出截面剪切修正系数的梯形分块算法,计算T形截面的剪切修正系数。运用建立的有限元对弹性地基上变截面阶梯梁、等截面倒T梁的弯曲问题进行计算。分析剪切变形对两端固支弹性地基梁的地基沉降影响。研究结果表明:考虑剪切变形影响与不考虑剪切变形影响计算的悬空长度、最大挠度、最大转角、最大剪力和最大弯矩分别相差48.88%,4.61%,67.17%,43.59%和59.26%,证明剪切变形对弹性地基梁有重要影响。     

地基沉降对弹性地基梁的影响

考虑剪切变形的影响,采用Timoshenko梁理论和初参数法分析两端固结、两端简支的弹性地基梁由于地基沉降造成的影响,建立确定悬空长度的超越方程,导出变形和内力的解析解。通过算例分析悬空长度随荷载的变化,比较局部悬空Winkler地基梁在均布荷载作用下挠度、转角、剪力、弯矩的Bemoulli-Euler梁理论结果和Timoshenko梁理论结果,比较地基不同沉降下的变形与内力。研究结果表明：采用Bemoulli-Euler梁理论计算的悬空长度偏大,采用Bemoulli-Euler梁理论计算的局部悬空弹性地基梁的挠度、转角、剪力、弯矩比相应的Timoshenko梁的理论结果大,地基沉降分析中应考虑剪切变形的影响。     

考虑剪力连续性条件的Winkler地基梁计算

为了得到复杂条件下Winkler地基梁的解析解,给出了Winkler地基梁单元间的变形、转角、弯矩和剪力协调性条件。利用梁端弯矩与剪力边界条件,建立了弹性地基梁在刚度、梁宽和基床系数分段不同时,在集中力、集中力偶和局部线性分布荷载共同作用下的基本方程。并以算例的形式,进一步验证了本方法在求解该类地基梁作用有多种荷载时的正确性。由于方法充分利用了梁单元间的剪力连续性条件,因此不需要迭代。算例表明,对于仅有集中荷载作用的等刚度梁,本方法的计算结果与Hetenyi有限长梁的计算结果完全一致。     

部分剪力连接钢-砼简支组合梁变形计算

由于组合梁交界面滑移的存在，随着剪力连接程度的降低，部分剪力连接钢-砼组合梁变形会显著增加，精确计算也变得非常困难和复杂，本文在曲率微分方程和滑移应变微分方程的基础上，采用两种不同的方法，建立了精确计算部分剪力连接钢-砼简支组合梁变形的一般公式，得出了部分剪力连接简支组合梁的变形和附加变形与剪力连接程度系数之间的关系与规律，公式简单，实用，对其它类型的部分剪力连接组合梁变形分析也具有很高的指导意义。     

框架计算中纵横弯曲分析的影响因素

从框架中杆件纵横弯曲计算的理论解出发,推导出在轴力逐渐增大情况下其对变形和弯矩的放大系 数;结合算例分析了考虑纵横弯曲时,剪力和约束条件对内力和变形的影响;用软件ANSYS进行简支梁的 纵横弯曲计算,参照理论解,根据精度要求提出梁的参考剖分份数．     

承受均布荷载作用的悬臂箱梁剪滞效应对挠度影响分析

由于混凝土薄壁箱梁有自重小、跨度大和截面抗扭刚度较大等特点而被广泛应用于我国现代化铁路桥梁建设事业.因为我国西部山区地形复杂,所以悬臂箱梁成为广泛采用的桥梁形式.因此,为了研究混凝土悬臂箱承受荷载作用剪力滞效应对竖向变形的影响,本论述采用ANSYS有限元软件建立等截面悬臂箱箱梁数值型并施加满跨均布荷载作用悬臂梁,利用ANSYS数值模拟分析悬臂箱梁剪力滞效应对竖向挠度的影响并与初等梁理论对比.结论表明:悬臂箱梁剪力滞效应对竖向变形影响明显,尤其在自由端位置;考虑箱梁剪力滞效应后的变形比不考虑的情况计算的结果大,工程中应对悬臂箱梁剪力滞效应给予重视.     

剪切变形对阶梯梁弯曲变形的影响

本文在考虑剪切变形的基础上,采用奇异函数来表示阶梯梁的抗弯刚度和剪切刚度,给出具有弯矩联结和剪力联结的阶梯梁弯曲变形的通解,并结合实例计算进行讨论.     

剪切变形对厚壁圆形贮液池的影响

将池壁厚度较大的圆形贮液池当作中厚壳圆筒,考虑剪切变形的影响,建立贮液池结构分析的中厚壳理论,其微分方程与Winkler地基上Timoshenko梁的微分方程一致,当贮液池池壁剪切刚度取无穷大时,其可退化成相应薄壳理论,是一个通用模型.利用初参数法,推导微分方程的解和有限元列式,分析底部固结、顶部自由圆形贮液池在三角形分布荷载和池顶弯矩作用下,其环向力系数、弯矩系数随池壁厚度、高度的变化,并与不考虑剪切变形影响的计算结果进行比较.数值计算结果表明:在圆形贮液池中考虑剪切变形影响的挠度等计算结果偏小;壁厚越大,计算结果越小;剪切变形对环向力和径向位移的影响比对弯矩和剪力的影响大,其影响程度与贮液池结构、边界条件及作用荷载形式有关.     

剪力滞后剪切变形对薄壁箱梁的振动影响

建立了薄壁箱型梁桥在任意荷载作用下考虑剪力滞剪切变形影响的振动分析理论体系,为分析薄壁箱型桥梁等结构振动时的剪力滞剪切变形效应提供了计算手段.采用变分原理,推导了考虑剪力滞剪切变形效应的薄壁箱梁振动控制微分方程、边界及初始条件,探讨了方程的解法,建立了方程解的差分格式,并论证了差分格式的稳定性、收敛性,最后提供了简支梁算例,计算结果验证了方法体系的可行性.同时表明:在薄壁箱梁振动时,剪力滞效应和剪切变形使跨中位移明显增大,应力集中现象明显,且剪力滞的影响比剪切变形的影响要大.     

梁侧锚固钢板加固混凝土梁的横向剪力传递模型

为研究梁侧锚固钢板加固钢筋混凝土梁(BSP梁)中钢-混凝土连接界面上的横向滑移对加固梁的极限承载力及变形性能的影响,将BSP梁中横向剪力传递类比于Winkler弹性地基模型,并结合已有试验和数值模拟成果,提出了可用于计算横向滑移和横向剪力传递的分段线性简化模型.从而得出了由混凝土梁和钢板抗弯刚度及螺栓连接剪切刚度计算横向滑移和横向剪力传递的实用计算方法.该简化模型的适用性得到了试验成果的检验,并可用于指导BSP梁的加固设计.     

双肢剪力墙分析的奇异函数法

应用奇异函数描述连梁对墙肢的作用力,从而得到连续的墙肢位移函数,以连梁剪力为未知量建立变形协调方程,再由递推公式求解未知剪力。采用上述方法求解不需对连梁作连续化处理,可直接求出剪力墙内力,位移、该方法具有简单,明确的特点。     

考虑桩身剪切变形的管桩水平动力阻抗

基于Timoshenko梁模型,考虑管桩桩身剪切变形的情况,建立了单个管桩的水平振动方程.为了考虑管桩与土体的动力相互作用,将桩周土和桩芯土对管桩的作用等效为Winkler弹簧-阻尼器,利用数学物理手段,并考虑管桩与土体的连续性条件,得到了弹性系数和阻尼系数.考虑管桩桩端边界条件和水平动力阻抗的定义,得到了考虑桩身剪切变形的管桩的水平动力阻抗.通过对比分析和数值讨论可知,采用Timoshenko梁模型得到的管桩水平动力阻抗的绝对值比Euler梁模型小;相对实心桩管桩更应考虑桩身的剪切变形.     

火灾后混凝土梁抗剪承载力试验与有限元分析

对一根常温和七根火灾后混凝土梁进行抗剪试验.梁三面受火,采用ISO834标准升温曲线升温2h,待冷却后进行试验.试验主要考虑剪跨比的影响,同时对截面尺寸、受火位置的影响进行了研究.结果表明:火灾(高温)后混凝土梁抗剪承载力降低,刚度下降,极限位移增加;随着剪跨比的增加承载力降低;高温对混凝土受压区影响明显;三面受火状况下,截面高度对高温后混凝土抗剪性能的影响与常温下一致.建议了抗剪承载力有限元计算方法,其结果与试验值吻合较好.     

常规桥梁搭板内力计算方法在SIAB中的适用性

探讨了常规有缝桥梁搭板内力计算方法在半整体式桥台桥梁(SIAB)中的适用性.首先,介绍常规有缝桥梁搭板的内力计算方法,根据SIAB的构造特点,分析搭板近台端受到结构温变变形和收缩徐变引起的水平力、弯矩和剪力的影响;然后,建立SIAB搭板的有限元法(FEM)模型,并分析这些内力对SIAB搭板内力计算的影响程度.分析结果表明:剪力、弯矩的影响很小,可以忽略不计,但水平力的影响很大,搭板在进行内力计算时需加以考虑.最后,提出了简支梁修正法,并与既有有缝桥梁搭板内力计算方法做了对比.结果表明:有缝桥梁搭板内力计算方法不适用于SIAB搭板内力计算的结论.     

基于直刃型刀片的椪柑果柄剪切特性试验

为了给柑橘采摘机器人末端执行器的设计提供依据,通过对刀具剪切力进行分析从而确定所用刀具类型。通过对末端执行器采摘柑橘时,椪柑果柄与刀具间的关系完成了剪切试验台的设计。以椪柑果柄为研究对象,选取切割速度、果柄直径、剪切方式等参数作为影响因素,分析对峰值剪切阻抗力的影响。分析切割速度、剪切方式对剪切深度的影响。并建立剪切深度与峰值剪切阻抗力的关系曲线。经理论分析、主效应分析和对各曲线的研究表明:执行器刀具选用单面直刃刀片;悬臂梁和简支梁剪切方式下峰值剪切阻抗力与切割速度都成反相关;采用简支梁剪切方式剪切深度更小;并确定了末端执行器的剪切深度5.34 mm,动力类型为气动,最小剪切力为60.61 N。     

地基不均匀沉降对上部结构内力和变形的影响

应用有限元软件ANSYS研究了地基基础不均匀沉降对上部结构内力和变形的影响．将结构的柱脚和支座简化为固定端，通过在不同的支座处预先施加给定的位移，来模拟分析地基基础不均匀沉降的影响．以深圳市少年宫“水晶石大厅”为例，研究了几种典型情况．分析表明，地基不均匀沉降方式及沉降量的大小对上部结构内力和变形有显著影响，且结构物的柱距直接影响柱的轴力．     

高层剪力墙设计和计算中的一些问题

本文讨论了高层剪力墙设计和计算中的四个问题:1.采用微分方程法时,墙肢的剪切变形不影响剪力墙的内力;2.剪力墙可统一地用整体性系数α来分类;3.连梁约束弯矩的分配方法;4.剪力墙设计中的一些建议。     

单室箱梁考虑剪切与剪滞双重效应的挠曲函数

基于单室箱梁翼缘板选取最大剪切位移差函数为广义剪力滞位移函数,通过假定箱梁竖向变形由腹板剪切变形与翼板剪滞效应引起的位移,利用变形协调条件和能量变分法最小势能原理推导了特定边界和荷载条件下考虑剪切变形的单室箱梁的挠曲位移表达式。利用推导的挠曲微分方程计算了单室简支箱梁承受均布荷载作用下的挠度,对靠近梁端部采用挠度修正系数线性内插求解竖向变形,建立单室简支箱有限元分析模型;对比解析解和数值解。结果表明:剪切变形对简支单室箱梁承受均布荷载作用的挠度具有一定的影响;利用推导的公式能够快速、有效地计算简支单室箱梁承受均布荷载下剪切与剪滞双重效应的挠度;跨中挠度与数值解差6%,吻合良好。     

箱型梁薄膜力剪滞效应分析

将箱型梁分解成薄板结构,应用简单的强度与材料关系,导出箱型梁的薄膜方程.根据微积分关系,得到了箱梁各板考虑剪滞效应的纵、横向薄膜力和薄膜剪力的计算公式,探讨了悬臂箱梁薄膜力剪滞效应随梁的跨宽比、宽高比以及荷载形式等因素变化的影响.本文所述的公式简单,可供工程设计中快速估算出箱型梁的剪滞效应.