考虑剪切变形的空间薄壁梁柱单元

基于更新拉格朗日构形的增量虚位移原理,在势能项中引入全部6个应力分量,采用考虑单元剪切变形影响的三次多项式插值函数,详细推导了考虑剪切变形及翘曲的空间薄壁梁柱单元的几何非线性切线刚度矩阵.考虑了结构变形过程中由于力矩空间转动引起的连带弯矩影响,得到了整体的几何刚度矩阵.通过算例证明了该单元的精确性和有效性.     

钢框架受风与地震作用的统一非线性矩阵分析理论

提出的矩阵化的二阶弹塑性分析理论，易于程序化，可用于受水平风或地震作用的钢框架的响应计算，文中首先概述了用于钢框架分析的各类单元刚度方程，提出的梁一柱单元刚度矩阵可用统一的方法考虑几何非线性，材料非线性和单元剪切变形的影响，其次，建立了连有节点域的扩展柱单元及带有连接和节点域的混合梁单元的刚度方程，可以考虑节点域剪切变形和梁－柱连接柔性的影响，节点区单元，混合梁单元和扩展柱单元矩阵方程可方便地用于     

半刚接非线性钢框架的优化设计

介绍了半刚性梁柱节点的特性和Frye—Morris模型，列出了考虑P-△效应的半刚性连接构件的单元刚度，将遗传算法应用于钢框架的优化设计中．编制了程序GASEF，进行了算例计算，得到了一些有价值的结论．     

半刚性连接空间钢框架结构的二阶非弹性分析

将有限单元法与梁柱法相结合，建立了半刚性连接的空间钢框架结构的二阶弹塑性分析方法。该法综合考虑了几何、材料和半刚性连接效应。基于非线性连续介质力学理论和考虑剪切效应的稳定插值函数建立的严格三维梁柱单元刚度方程，包含了轴向、剪切、双向弯曲与扭转及其各耦合效应。三维单元简化塑性区模型可模拟塑性扩展，利用梁单元两端抗转弹簧来模拟半刚性连接效应。使用包括几何、材料和连接非线性的数值算例来检验文中方法和所编计算机程序的可行性、有效性与精确度。算例表明，利用该程序，每个构件只需一个单元即可准确预测三维结构的极限荷载与失稳模态，可提高结构非线性空间性能的分析效率。该程序可用于三维结构的多重非线性全过程分析，为建立高层钢结构的高等分析方法奠定了基础。     

半刚性连接钢框架的简化计算方法

采用已有的三参数力学模型模拟半刚性连接梁柱节点的弯矩-转角性能．根据小变形叠加原理,推导了半刚接梁单元杆端弯矩的计算公式以及不同情况下连接的转动刚度与弯矩传递系数．在此基础上,通过对钢框架侧移刚度和半刚接梁单元转动刚度的修正,提出了半刚接钢框架内力和层间位移的简化计算方法．算例结果表明：该计算方法可靠,可用于结构的初步设计和最终校核．     

考虑剪切变形的RC结构梁柱单元模型

基于纤维模型有限单元柔度法,考虑轴向、弯曲和剪切效应,对钢筋混凝土结构承受单调荷载作用进行非线性分析.应用多轴应力状态下的塑性应力-应变关系理论,在单元模型中考虑了弹塑性区域剪切变形对单元弹塑性刚度的影响,建立能够考虑梁柱非线性剪切变形的纤维单元在复杂加载历史中的切线刚度矩阵.在所建立的截面刚度矩阵中,剪切变形和轴向、弯曲变形不耦合,而剪切和弯曲力在单元层面耦合,且在梁单元上满足力的平衡关系.将计算结果和钢筋混凝土柱的加载试验结果相比较,验证了模型的有效性.     

考虑节点域剪切变形的钢框架有限元分析

借助有限元分析软件MIDAS／Gen,将钢框架梁柱节点作为一个单独的单元,建立起了考虑节点域剪切变形钢框架结构的有限元模型．将考虑节点域剪切变形的模型与传统计算方法的计算结果进行对比,为较准确的钢框架结构分析计算提供参考．     

节点刚度对管桁架拱稳定性的影响

为研究节点刚度对管桁架拱稳定性的影响,在节点弹簧单元和壳单元滞回性能一致性得到验证的基础上,采用往复荷载下的变刚度弹簧模型代替壳单元考虑节点的半刚性。弹簧模型的节点刚度方程由节点域壳单元模型在往复荷载加载作用下的骨架曲线确定。以矢跨比为0.29、跨度为50 m的管桁架拱为算例,采用材料与几何非线性有限元法对节点域弹簧模型和普通模型进行稳定性分析。结果表明：“静力失稳模态”为空间管桁架拱的最不利初始缺陷形式;节点刚度对管桁架拱的承载力影响程度与考虑初始缺陷的大小、分布形式和荷载作用范围有关。     

三节点变轴力平面梁柱单元的推导和验证

为了考虑平面框架结构中梁柱构件在变化轴向荷载作用下的P-△效应，采用三节点平面梁柱单元，选用三点插值的Herrnite多项式作为其形函数，根据最小势能原理推导了单元线性刚度矩阵和初应力刚度矩阵，并分别阐述了应用该单元求解结构屈曲荷载因子及迭代计算荷载一位移反应的方法。通过两个简单算例，验证该单元比常规的二节点常轴力梁柱单元更有效，精度更高。     

钢框架实际作用与其等效节点荷载的比较分析

考虑钢框架受到分布和集中荷载的作用以及梁柱剪切变形的影响，从割线刚度方程出发，导出梁柱单元的切线刚度方程．通过简便的数值方法，实现对钢框架结构的二阶弹性计算．对所得结果分析表明，实际作用荷载与其等效节点荷载有一定差别．     

半刚性组合框架骨架曲线实用计算方法

针对组合节点的弯矩-转角计算模型以及组合框架骨架曲线计算模型忽略节点半刚性的问题,探讨组合节点转动刚度和半刚性组合框架骨架曲线的计算方法。基于参数相关性,运用改进的参数灵敏度分析方法,研究外加强环式钢管混凝土柱-钢梁节点的转动刚度。应用二阶分析推导柔性梁柱单元的刚度矩阵;应用得出的节点转动刚度计算模型推导半刚性组合框架骨架曲线的简化计算模型。研究结果表明:改进后的灵敏度分析方法得出的节点参数灵敏度更高。节点半刚性可降低骨架曲线的弹性刚度和下降段斜率。引入节点半刚性的骨架曲线计算模型更加符合组合框架的实际工作性能。     

可考虑剪切变形影响的稳定函数单元模型

以考虑剪切变形影响的稳定函数单元的割线刚度方程为基础，导出了单元切线刚度方程，针对切线刚度矩阵中一些元素的数值在某一区内难于求得的问题，采用数字插值和多项式曲线拟合的方法，得到了切线刚度矩阵，最后，由数值算例验证了改进模型的正确性。     

不均匀沉降下半刚性连接钢框架附加内力分析

在钢框架设计计算中,一般假设梁柱节点为完全刚性或者理想铰接,但在实际工程中理想铰接与完全刚接是不存在的,梁柱节点为介于铰接、刚接之间的半刚性连接结构.考虑到梁柱半刚性连接,对结构受力性能会产生较大影响,运用结构力学方法结合半刚性连接梁单元的转动刚度和传递系数,推导不均匀沉降下框架附加内力.并利用SAP2000有限元计算软件,分析工程实例,将手算与电算结构进行对比,得到的计算实例表明:此计算方法快速、便捷,可用于初步计算不均匀沉降下大跨度钢框架附加内力.     

半刚性连接钢框架的简化设计方法

采用三参数力学模型模拟半刚性框架梁柱节点的弯矩-转角性能,螺旋弹簧模拟节点连接的半刚性,考虑了梁柱间的相对转角关系,通过引入半刚性梁柱节点梁的线刚度修正系数Fij以及Fij与梁柱节点连接刚度系数α之间的关系,来修正与各节点相连的梁的线刚度,然后利用修正后的梁线刚度根据D值法的原理建立竖柱的抗侧刚度修正系数αc计算表,提出了一种计算简单,有较好精度的简化设计计算方法.     

基于CR全量非线性梁柱理论的平面剪切梁元

基于CR全量非线性计算模式,结合考虑梁元剪切效应的Timoshenko梁理论,采用梁柱理论(稳定函数格式)建立精细高效的综合考虑单元轴力、弯矩、剪力及其耦合效应的平面梁元分析理论.采用梁柱理论,结合CR坐标法,完善高精度目标下的平面梁元几何非线性问题快速求解方法;以二阶梁柱理论为基础,推导考虑剪切效应的转角位移方程具体格式,获得刚度系数的精确稳定函数表达式,在保证数值精度及计算过程稳定性的前提下,将上述稳定函数幂级数化且提出对应的截断准则,随后推导了剪切变形影响下考虑梁元弓弦效应的单元节点计算表达式;编写程序对本文提出的方法与经典算例进行对比检验,并结合实际工程进行分析.研究结果表明:对一般的多跨连续梁结构,利用本文计算理论能获得与经典算例一致精度的计算结果;对发生大位移的类如肘型刚架结构,利用本文理论可获得其考虑剪切效应的荷载-位移全过程变形曲线,其跃越屈曲第一及第二临界点亦与经典文献符合;对不同主梁形式的特大跨度斜拉桥结构,利用本文理论亦可得到合理的整体变形特征,同时明显提高分析效率.     

带转动弹簧的杆单元平面钢结构弹塑性时程分析

用两端带转动弹簧的杆单元代替一般的杆单元,提出了一种新的平面杆系钢结构动力弹塑性时程分析计算模型.根据梁柱半刚性连接的力学模型,提出了该类型连接在地震荷载作用下的恢复力模型.采用虚功原理,通过对单元转角 - 位移方程的修正,推导了这种计算模型的单元质量矩阵和刚度矩阵.采用Wilson - 数值积分算法,进行了结构弹塑性时程分析计算,并编制了相应的分析计算程序.用此程序分析了连接的半刚性在罕遇地震作用下对钢框架结构动力性能的影响,并与有限元结果进行了比较.算例结果表明:连接的半刚性对结构动力性能的影响非常大,设计中应该考虑连接的半刚性影响.     

考虑多种非线性变形的RC框架单元模型

提出一种钢筋混凝土框架结构弹塑性地震反应分析的杆件单元模型 ,着重介绍节点滑移子单元和剪切子单元的柔度矩阵的建立过程 .该单元模型把框架结构构件 ,由分布弹塑性梁子单元、节点滑移子单元和剪切子单元等 3个在节点上串联的子单元组成 .这两个子单元模型能够分别考虑纵向钢筋在节点内的粘结滑移 ,构件关键受力区域的剪切变形随复杂加载历史的变化过程 .该法从子单元柔度矩阵的计算到单元刚度矩阵的建立过程 ,力学概念明确 ,大大简化多种变形成分和复杂加载历史下 ,构件单元刚度矩阵的建立过程 ,可应用于非线性地震反应分析     

钢框架分析中考虑结点区变形的子结构法

对结点区的受力性能和剪切变形采用16结点相对自由度等参数壳单元进行分析,将相对自由度概念引入等参元,得到了16结点相对自由度壳元插值表达式,推导了单元刚度矩阵,在形成单元刚度矩阵时,引入材料的弹塑性性能考虑了结点区屈服对整体框架结构的影响.刚度矩阵形成以后对内部结点的自由度进行聚缩,采用子结构方法将出口参数转换为杆端自由度,使得结点区形成最多6个结点的空间组合单元体参与结构整体分析.在整体分析中,采用相对自由度壳单元考虑结点区剪切变形的非线性影响,可以同时考虑板件的局部屈曲.并通过算例证明了本文方法的精确度和有效性.     

装配式结构位移法分析中半刚性约束杆单元

为研究装配式半刚性钢框架结构的内力和变形,在各类理想约束杆转角位移方程和固端力计算公式基础上,根据半刚性节点刚度进行修正,得到各种半刚性约束等截面杆的转角位移方程、固端力计算公式、杆端转动刚度和传递系数等,并通过算例对半刚性钢框架结构进行计算,计算结果表明:节点刚度对结构内力和变形有着较大的影响,当半刚性节点刚度和柱线刚度比达到一定数值后,计算结果趋于平稳,说明当半刚性达到一定范围后可按照全刚性进行计算。     

三维纤维梁单元增量非线性有限元分析

以三维连续体介质力学和虚位移原理为基础,推导了增量更新拉格朗日(UL)列式,此列式中保留了大位移增量刚度矩阵项,并对此刚度矩阵进行修正使其成为对称矩阵.根据增量UL列式,推导出小应变、大位移、大转动三维纤维梁刚度矩阵.该梁单元的刚度矩阵考虑了复合材料非线性、大位移、大转动高度几何非线性.该单元采用平截面假定,忽略剪切变形的影响,以轴线节点的位移表示截面上任意一点位移.根据以上理论编制了分析程序,通过对几个算例分析,证明该方法的精确性、通用性.