有限单元法计算断面有畸变的薄壁平面曲箱梁

本文推导了断面可变形的多宝薄壁曲梁的单元刚度矩阵和荷载矩阵的公式。这些公式用两种方法推出,即为加权残量法和能量法。为了将有限单元法的计算结果对比于解析法和结构分析程序5(即SAP5),举了例题。     

有限单元法计算断面有畸变的薄壁箱梁

本文用两种方法建立断面有畸变的任意断面形状任意箱数的薄壁箱梁的单元刚度矩阵和单元荷载矩阵的通式。一是在符氏微分方程组的基础上用加权残数法,另一做法完全不需微分方程,直接由符氏位移的基本假定使用能量法,两者结果完全一样。所得单元刚度矩阵的元素和单元荷载反力矩阵的元素的计算公式适用于任何箱形和任意形函数。在本文的例子中单元的位移函数采用两种。一是三次抛物线,另一是直线。两种计算结果都与精确法接近。     

曲线薄壁箱梁结构的梁段单元分析

利用能量变分原理,避免约束扭转和畸变初参数法求解的繁琐,考虑曲线梁各项内力和变形的主要耦合关系,推导出考虑曲线薄壁箱梁约束扭转翘曲、畸变和剪滞效应的梁段单元刚度矩阵．并对１座４跨连续钢箱梁进行了实用的结构分析     

考虑扭转与畸变耦联影响的薄壁箱梁翘曲效应分析

为了分析薄壁箱梁在竖向偏载作用下的整体受力性能,考察剪力滞、约束扭转及畸变翘曲应力相对于竖向弯曲应力的放大系数,在充分考虑扭转与畸变耦联影响的基础上,用能量变分法建立了综合反映竖向弯曲变形以及剪力滞、约束扭转、畸变等翘曲变形的控制微分方程.对既有文献中的模型梁及某预应力混凝土简支箱梁在跨中偏载作用下的应力状态进行理论分析.结果表明,按该控制微分方程求得的模型梁应力理论值与实测值吻合良好.跨中截面加载腹板与底板交点处的正应力放大系数达到约1.63,在水平形心轴处腹板的剪应力放大系数达到约2.55.在剪力滞、约束扭转及畸变翘曲应力中,畸变和约束扭转翘曲应力占主导地位,剪力滞翘曲应力占次要地位,但仍不可忽略.     

考虑畸变时薄壁箱梁受扭分析的精细积分法

在广义坐标法的假定下,导出考虑畸变时薄壁箱形截面梁受扭分析的拉格朗日方程和哈密顿对偶求解体系,用精细积分法求该体系的高精度数值解。计算结果表明该方法精度高、计算简单、适用性强,可方便用于薄壁杆件结构的计算。     

梯形截面箱梁畸变惯性矩的计算

对梯形截面箱梁在偏载作用下发生的畸变进行了分析,并在此基础上导出了梯形截面箱梁畸变惯性矩的计算式,可用此方法计算其畸变应变能。     

冷弯薄壁型钢拼合箱形柱的畸变屈曲性能研究

为研究冷弯薄壁型钢(CFS)拼合箱形截面柱的畸变屈曲性能,首先对9根C形截面柱、9根U形截面柱及21根由C形和U形拼合而成的箱形截面柱进行轴压试验研究和数值模拟分析,考察其屈曲模式特征和受力特性.在此基础上,提出一组假设模型以研究螺钉间距对拼合箱形截面柱变形特征和极限承载力的影响规律及其与试件半波长之间的关系.研究结果表明:1)不同螺钉间距的试件,畸变屈曲半波数量和半波长(λc)均不相同.2)螺钉间距小于0.9λc时,箱形截面柱的承载力大于C形和U形柱的承载力之和,即1+1>2的拼合效应.3)螺钉间距大于0.9λc时,箱形截面柱的承载力逐渐接近C形和U形柱的承载力之和,即1+1≈2.为计算CFS拼合箱形截面柱的极限承载力,在美国规范中直接强度法的基础上提出了一种计算箱形截面柱畸变屈曲弹性临界荷载的方法,将计算的临界屈曲荷载用于直接强度法以得到拼合箱形截面柱的极限承载力,理论计算结果与试验及有限元结果均比较吻合,验证了本文提出方法的准确度和适用性.     

多室薄壁箱梁腹板弯曲剪力流计算及截面参数分析

基于薄壁杆件结构理论,推导出多室薄壁箱梁腹板弯曲剪力流的计算公式,将其应用于钢箱梁剪力流的计算,并与有限元分析结果及已有文献中的计算结果相比较,同时分析了有无悬臂板、悬臂板厚度、梁高、腹板厚度、底板厚度和箱室宽度对腹板剪力流分配的影响。结果表明,所推导的公式具有较高的精度;腹板厚度、悬臂板厚度及箱室宽度为多室薄壁箱梁腹板剪力流分配比的主要敏感参数,梁高与底板厚度为次要敏感参数;在桥梁结构受力分析中,为简化计算而不考虑悬臂板,会降低边腹板的荷载分配比,导致横隔梁的设计安全系数下降。     

斜交变截面连续箱梁桥的有限单元法

从薄壁箱梁单元出发,采用带刚臂的偏心结点,导出一种能考虑桥弯扭特性结点偏心的薄壁箱梁单元刚度矩阵,通过一有机玻璃三跨双室斜支承模型试验分析,并与梁格分析方法结果对比,表明该方法是有效的。     

图论在薄壁杆件结构计算中的应用

本文把图论引入薄壁杆件结构计算,建立了薄壁剖面的图模型,从而简洁准确地给出了薄壁剖面拓扑关系的数学描述.在此基础上,导出了计算扇性坐标、Bredt 剪应力流、二次剪应力流及弯曲剪应力流的矩阵方程式,可方便地使用电子计算机求解,避免了在具体计算过程中因判断剖面拓扑关系而引起的困难.     

薄壁杆弹塑性弯扭失稳的有限单元解法

本文运用开口薄壁构件弯扭理论及虚功原理,导出了非弹性梁-柱单元的有限元全量平衡方程,并考虑了应变非单调变化、初弯曲、残余应力以及端部约束的影响,避免了目前仅用增量平衡方程所带来的一些不便。经试验结果验证,本方法用来计算等截面构件及阶形柱在任意加载次序下的弹塑性弯扭稳定问题具有良好的精度。     

承受移动荷载的简支薄壁箱梁动力方程

运用第二类拉格朗日方程，对移动荷载作用下薄壁简支箱梁的振动问题进行了研究，导出以广义坐标为位移未知量的两组动力学方程，并用数值方法求得其解，用该法解决这一实用结构动力学问题具有公式统一化、未知量少、程序简单、计算省时等优点，本文的算例表明，方法是可靠的。     

薄壁杆件有限元中的广义位移方法

本文使用广义位移方法外理薄壁杆件联接点处结点变形的影响．克服了刚结点模 型的局限性。该方法已在具有多层子结构功能的通用程序ＪＩＧＦＥＸ中实现．考题及 实例计算表明了本方法能正确考虑翘曲影响，提供较为满意的结果。     

悬索结构平衡及振动非线性有限元分析

采用五节点索单元,提出了悬索结构平衡及自由振动非线性分析的一种新的有限元方法,将索元变形后的位置用修正的ａｇｒａｎｇｉａｎ坐标的四次多项式来表示,并在索元变形后的位置上由虚功原理建立了非线性有际元基本方程,所的非线性有限元分析方法可充分考虑拉索的几何非线性特性的影响,并给悬索结构的线形结构的找形及振动分析带来方便,此外,对单索结构的平衡及自振特性进行了计算分析。     

电化学腐蚀法测试冷弈薄壁型钢的残余应力

主要探讨了用电化学腐蚀测试冷弯薄壁型钢残余应力的实施方法,并对冷弯卷边角钢的残余应力用这种方法进行了测试,得到了冷弯薄壁型钢残余应力分布的基本规律。     

有限元并行计算的MPI程序设计

以Poisson方程边值问题的求解为背景,实现了有限元并行计算的MPI程序设计.通过生成一种特殊结构的刚度矩阵,并在此基础上,设计了一套有效的并行计算策略,使计算的并行性得到很好的开拓,实现了包括刚度矩阵的生成、刚度矩阵的三角分解以及解三角方程组的并行执行.程序在国家高性能计算中心(西安)的曙光3000上进行了数值试验,结果表明,随着开辟进程数目的增多,加速比变得比较理想,当进程数目为30时,表明该进程数目在最优进程值附近.在60台处理器(进程)上计算18万个节点的大规模问题时,共耗时176 96415s.     

变截面刚架结构分析的等效刚度法

用势能驻值原理导出各种截面楔形杆的等效刚度系数，用力法算出其固端弯矩修正系 数，把带有楔形柱、等截面梁的变截面刚架转换为等效等截面刚架来分析其内力、位移和计算长 度．提出的这种等效刚度法 简便、精度高．适于工程设计中应用．     

换热管固有频率计算方法

采用有限元分析软件ANSYS计算某管壳式换热器的换热管的固有频率,将其计算结果与采用相关标准(GB 151-1999和TEMA)和经验公式(Macdaff-Felga法)计算得到的固有频率结果进行分析比较.结果表明,采用有限元法计算得到的固有频率与采用GB 151-1999标准以及Macdaff-Felga法的计算结果保持一致,采用TEMA标准计算的固有频率结果小于采用其他几种方法计算的结果.另外,有限元法的计算结果显示,折流板的一阶频率在管子的一阶频率和二阶频率之间.     

部分预应力混凝土结构构件正截面的实用设计

提出了部分预应力混凝土（ＰＰＣ）结构构件正截面设计的一种新的思路，它以ＰＰＣ结构中所有ＰＰＣ构件同时满足两类极限状态为设计原则，基本避免了工程设计中常见的试算，设计结果合理、经济．推导了ＰＰＣ静定结构构件正截面的直接设计公式，并提出了ＰＰＣ超静定结构构件正截面设计的单位次弯矩法．另外，还对如何有效地利用ＰＰＣ超静定结构中由于施加预应力而产生的次内力进行了研究，并提出了设计建议．