梁的失效包络图及失效评估

利用正则弯矩和正则曲率,提出了梁元失效包络图、工作状态图以及失效指标的概念.基于此,进一步提出了多跨梁的失效包络图、工作状态图及失效指标的概念,并定义了不同的失效指标.对一个三跨超静定连续梁进行了失效评估,提出了若干失效评估需进一步研究的课题.     

空间过渡梁元的切线刚度矩阵

详细推导了整体拉朗日（Total Iagrange)坐标系下空间过渡梁元的切线刚度矩阵和单元抗力计算式。计算表明,过渡梁元切线刚度矩阵的, 使局部单层局部双层网壳的计算结果更趋近于实际。     

带铰平面梁元几何非线性有限元分析

针对梁端带铰的平面梁元几何非线性分析研究较少的情况,通过局部坐标系（随转坐标系）下的即时单元刚度矩阵,再基于结构坐标系与局部坐标系下杆端力及节点位移的总量关系及微分获得的增量关系,获得平面梁单元在大位移、小应变条件下的几何非线性单元切线刚度矩阵。研究结果表明：将局部坐标系下的刚度矩阵建立在即时构形的参数上,更能反映状态变量的变化,在此基础上根据带铰梁端弯矩为0的受力特征,导出了能考虑梁端带铰的单元切线刚度矩阵表达式;通过对带铰的算例进行几何非线性分析,验证了所提出的表达式具有较强的实用价值。     

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.     

大型结构最佳设计的一个解法

引言 快速电子计算机的出现、数学规划及有限元素法的进展,为结构最佳设计提供了必要的条件。对于满足刚度约束、强度约束、几何及工艺约束条件下使结构重量最轻的结构最佳设计问题,可行方向法有较快的收敛速度。可行方向法在对非线性约束(如刚度约束、强度约束)求偏导数时,需要花费大量的计算时间,它随着设计变量个数的增加而急剧地增长着,成为解决大型结构最佳设计的主要障碍。在一般中型电子计算机上,用数学规划法要解决设计变量个数为200～300的结构设计问题,就是一个很困难的问题。针对这个问题,本文在对非线性约束条件(刚度及强度)进…     

基于U.L列式的带刚臂平面梁元非线性分析

为解决平面梁元在相交处可能存在的刚性连接问题,根据带刚臂平面梁元在受力后的运动和变形特点,基于U.L法推导出两端带任意刚臂的平面梁元的切线刚度矩阵表达式,指出已有文献在推导过程中省略了单元已有内力对切线刚度矩阵附加项的影响,有可能出现在非线性程度较高的时候计算不收敛的问题,给出了不平衡力的精确全量算法,并提供了详细的计算步骤;利用本文的研究成果编制了程序,对无刚臂和有刚臂的平面梁结构进行了几何非线性分析.计算结果表明这种非线性单元列式的正确性和非线性求解过程的收敛性,实用价值较强.     

带钢筋的四节点板单元刚度矩阵初探

充分考虑了钢筋混凝土板中钢筋实际发挥的抗弯作用,将钢筋混凝土中的钢筋作为平面梁单元,既考虑了钢筋的轴向作用,也考虑了钢筋的横向作用、抗弯作用,推导得到了钢筋钢筋混凝土板中钢筋对板单元的贡献矩阵,得到了钢筋混凝土四节点板单元的刚度矩阵。     

基于壳梁单元耦合理论的车身有限元分析及其轻量化设计

在梁单元的基础上,采用壳单元和梁单元混合模型,并对壳元和梁元的边界耦合的刚度矩阵进行了详细的推导.利用通用有限元分析软件ANSYS计算了天然气公交客车在弯曲、扭转、转弯、刹车4种工况下的应力及变形.根据计算结果提出了轻量化的方案,并对应力集中点进行了结构优化,利用ANSYS对改进后的车型进行计算,结果表明改进方案可行.     

复合材料盒段结构优化设计实用技术研究

文中充分利用复合材料的可设计性,设计出满足结构刚度强度以及稳定性等性能指标要求且使结构重量更轻的飞行器结构。本文的重点是将梁单元结构的位置参数引入优化设计技术中,较传统的元件参数优化技术更具工程实用性,大大提高了优化工作效率,并由此而产生两个优化方案(区别在于梁元是否偏置)。通过两个优化方案的论证,偏置方案算例较好的数值优化结果充分证明了梁元偏置的有效性和工程设计的实用性,表明了在优化设计工作中对梁元进行偏置设计的优越性和必要性。论文工作对复合材料结构优化设计具有一定的工程参考价值。     

三维梁单元的弹塑性切线刚度矩阵

采用非线性有限元理论 ,在 U .L列式的坐标系下 ,考虑各向同性强化材料 ,基于 Von-Mises屈服准则和 Prandtl-Renss增量理论 ,推导出三维梁单元的弹塑性切线刚度矩阵 .考虑了位移的高阶项影响和材料的非线性影响 ,对空间梁单元的非线性有限元程序的编制有十分重要的意义 .