桩-土-结构-水体系相互作用的弹塑性地震反应分析

本文采用集中参数法,在文献[1],[8]的基础上,进一步研究了水中结构物在地震荷载作用下的弹塑性反应,考虑了桩-土-结构-水之间的相互作用;并将其求解范围扩大到多种边界情况,即考虑桩帽、结构顶部限制转角、桩底为铰支及其可能的组合边界情况;在国产TQ-16计算机上,在时域内实现了弹塑性数值分析。     

一维应变弹塑性压缩波传播中由反向塑性变形引起的拉应力区

本文表明由于一维应变弹塑性波传播中的反向屈服效应,无需从(?)虫表面反射回来的卸载波的作用,也会在承受压缩脉冲载荷的表面附近形成拉应力区。在所究成坑和(?)袭的机理时值得予以注意。     

改进时域间断Galerkin有限元方法在弹塑性波传播数值模拟中的应用

对于高频、强脉动荷载作用下的结构动力学波传播分析,对比于传统的时域算法,时域间断Galerkin方法能捕捉到波阵面的间断,有效地避免了由于间断引起的数值振荡.但时域间断方法却带来了波前面的虚假数值振荡.论文针对上述波前数值振荡的现象进行研究,通过引入人工阻尼的方法对时域间断Galerkin有限元方法进行进一步改进.数值结果表明,所发展的方法能够有效的滤掉强动荷载产生的波前数值振荡现象,同时降低了时域间断Galerkin方法的网格依赖性.     

弹塑性板壳结构非线性有限元分析

本文根据塑性流动理论的基本公式，由隐式积分导出了与路径无关的变量更新算法和一致切线模量。采用单元广义应力应变直接离散塑性流动定律，构造了杂交应力单元一致切线刚度矩阵的显式表达式，编制了结构有限元程序ＳＡＦＥ，数值算例表明：本文的计算方法和计算程序是正确可靠的，可用于弹塑性板壳结构的非线性分析，计算结果屈曲临界载荷和极限承载能力。     

板壳结构弹塑性稳定性的有限元分析

构造了20参数圆柱壳拟协调单元,同时采用分层模型的弹塑性稳定性分析.根据塑性屈曲的Stowell形变理论,用基于切线刚度矩阵的增量法和修正的Newton-Raphson方法,计算屈曲前的弹塑性内力分布,并用逆幂迭代法求解弹塑性屈曲荷载.     

基于弹塑性模型的群桩-土-结构动力非线性数值分析

提出一种群桩-土弹塑性模型,结合动力文克尔理论,推导出了与桩(筏)-土属性及SSI体系频率相关的各项弹簧-阻尼单元动力阻抗,建立了三维框架土-结构相互作用有限元简化分析模型。针对不同地震激励,在不同桩-土条件下对模型进行了动力非线性时程分析,结果表明,在某些地震动和土-基础条件下,上部结构非线性作用效应结果可能大于固基假定情形,且桩-土弹塑性模型对上部结构柔弱层位置产生影响。应用本文简化方法可以快速、较准确有效地进行复杂的上下部结构动力时程分析及抗震评估。     

Lamb波在复合材料板中传播的谱有限元模拟

众所周知Lamb波在复合材料中的传播呈各向异性的特点,经典有限元法模拟这类问题效率不高,所以,本文采用谱有限元法进行研究。先建立了一种新的谱有限板单元,该单元以Gauss-Lobatto-Legendre点作为节点,使质量矩阵是对角矩阵;另外,该单元采用了扩展的位移场,能够较好地模拟板结构的三维特性。然后,对复合材料板结构中Lamb波在对称模式与反对称模式下的传播速度进行了求解,将计算结果与Mindlin板谱单元的结果以及三维弹性理论的结果进行了比较,并讨论了Lamb波在反对称层合板中的传播特点。最后,模拟了Lamb波在含和不含损伤复合材料层合板中的传播,数值结果表明所建立的谱有限板单元可以较好地模拟出Lamb波在复合材料板结构中的传播特性。     

杆中应力波传播过程中弹塑性边界的基本性质

本文详细研究了动态载荷下杆中弱间断弹塑性边界的传播问题,给出了弱间断弹塑性边界的几个不同于弱间断特征线的基本性质.特别,证明了除与特征线重合的情况及个别离散点外,弹塑性边界的弱间断阶数不可能高于二.讨论了边界上的连续条件,并得到了以边界传播速度(?)和边界两侧的σ,υ对x,t 的偏导数表示的相应关系式.所得结果是普遍的,可以适用于杆端和杆内,包括所讨论的点是任意高阶弱间断点的情况.这些结果对于解决杆中弹塑性波传播问题是必需的.     

复杂载荷作用下的结构弹塑性有限元分析

本文首先根据描写复杂载荷作用下材料特征行为的需要, 提出结合Dafalias双面模型和广义Hodge混合硬化模型两者特点的新的本构模型,并给出此模型本构方程的似近解析积分表达式。针对复杂载荷作用下的结构弹塑性分析的特点,本文还提出若干算法措施,以保证计算机执行过程的可靠性和有效性。实际算例的结果表明本文所提出的本构模型及算法措施是可行的。     

刚架结构中瞬态波的传播

在改进回传矩阵法的基础上 ,引入节点质量阻尼模型 ,结合射线展开技术 ,研究刚架结构中的弹性瞬态波的传播。根据分析结果可以看出 ,节点质量对弹性波的传播影响不大 ,节点阻尼对弹性波的传播影响很大。如果选取合适的节点 ,就可以阻碍波在结构局部中的传播 ,达到结构局部控制的目的。刚架结构中的弹性瞬态波的传播 ,可以对大型刚架结构的无损检测提供一定的帮助。     

考虑土-结构相互作用效应的三维桩基结构动力有限元分析

结合简化阻抗法建立了三维相互作用结构的动力有限元分析模型,导出了考虑群桩刚体、惯性效应作用时的结构相互作用时程积分方程式,以近乎纯结构有限元的建模途径合理地反映出桩-土-上部结构在水平地震作用下的动力相互作用特性。模型中引入具有桩(筏)-土阻抗特性的弹阻单元来描述不同群桩布置、土层状况因素对体系反应的参与作用,而在动力方程中竖向SV剪切波经桩土刚体相互作用产生的水平、摇摆分量对体系的影响亦得以体现。20层桩承刚框架结构的动力分析表明:较柔的桩、土基础使得体系的SSI效应增强,但其参与程度与群桩效应相关,而结构构件内力较不考虑相互作用时有较大折减;应用该法可精确、快速地进行复杂上、下部结构时程反应分析。     

多波前并行处理的弹塑性子结构并行有限元

研究一种基于ＰＶＭ的弹塑性子结构并行有限元法。利用多个波前,对各子结构并行地进行静凝聚。再采用预条件共轭梯度法（ＰＣＧ）并行求解界面方程。算例表明该方法能获得较好的并行加速比,同时也能有癣地节省内存量。     

土-桩-结构相互作用体系随机地震反应分析

本文采用随机振动理论与有限元技术相结合的方法，以基岩随机地震作为输入，对群桩基础和土-桩-结构相互作用体系进行了三维随机地震反应分析。文中首先以一3X3群桩基础作为分析模型，探讨了桩-土-桩动力相互作用对承台随机地震反应的影响；然后，用单自由度体系模拟上部结构，分析了上部结构惯性对桩基承台随机地震反应的影响。在此基础上，以某桥桥墩为背景，用多自由度体系模拟上部结构，建立了土-桩-结构相互作用体系的三维分析模型，获得了桩基承台的功率谱响应、以及桩顶处的主应力标准差和主应力速率标准差等结果，探讨了群桩顶部各桩主应力标准差的分布规律，得到了一些有应用价值的结果。     

碰撞激发弹塑性波传播的动态子结构方法

通过建立弹塑性碰撞动态子结构模型, 推导了模态坐标下的控制方程,提出了模拟柔性结构碰撞激发弹塑性波传播的动态子结构方法, 并对其中的主模态的存在性和主模态截断的收敛性进行了证明. 通过对柔性杆纵向碰撞和柔性梁横向碰撞两个算例的计算, 并将计算结果与理论解和三维动力有限方法计算结果进行了对比, 验证了该方法的数值收敛性和计算碰撞弹塑性波传播的有效性.      

薄壁组合结构弹塑性屈曲分析的有限元混合解法

简略回顾了柱子和平板的弹塑性分支屈曲问题。由于薄壁组合结构内力分布的不均匀性和结构本身的复杂性,本文提出了一种计算薄壁组合结构弹塑性分支屈曲荷载的有限元混合解法。利用切线刚度增量法和修正的Newton-Raphson法计算屈曲前的弹塑性内力分布,然后和用Stowell形变理论和逆幂叠代法求弹塑性屈曲荷载。此算法已在微型计算机上实现。程序要求材料是应变强化的,并接受三种强化的应力-应变关系:(1)Ramberg-Osgood应力-应变关系,(2)双线性应力-应变关系,(3)以离散点数值输入的任意凸强化的应力-应变关系。 用本文的方法计算了梁、框架、矩形板和加筋板壳在各种边界条件和不同荷载工况下的弹塑性屈曲荷载。计算结果与解析解及有关作者的数值和实验结果很好符合。     

厚壳结构弹塑性分析的半解析有限元解

本文提出了对厚壳弹塑性分析的一种有效的、简便的分析方法,该法适用于圆柱形、任意截面柱形、旋转形等各种中厚壳,强厚壳的物理非线性分析。文中给出了厚壳弹塑性阶段的变形、应力状态和塑性区发展与破坏规律,为建立厚壳弹塑性理论提供了必要的依据,为厚壳非线性分析的实用计算探索了一条新的途径。     

结构中弹性波传播的可视化方法

由于结构中弹性波传播的复杂性，其场量(位移、应变、速度)表达式往往为繁杂、冗长的数学表达式，表达式本身不能直观、形象地表征结构中弹性波的传播特征．本文以杆中纵波传播为例，基于Matlab开发了弹性波传播特征的可视化程序，将杆中纵波传播特性以一种动态、直观、形象的形式展现出来．     

框支剪力墙结构在地震力作用下弹塑性分析的有限元方法

建立了框支剪力墙结构弹塑性分析的有限元模型,采用有旋转自由度的高精度平面单元分析钢筋混凝土墙体在地震力作用下混凝土开裂、屈服和钢筋屈服的破损过程,为钢筋混凝土框支剪力墙的抗震设计提供较精确的分析方法。     

各向异性弹塑性中厚度板壳的有限元分析

本文在文献［２，３］的基础上，提出了一个解各向异性弹塑性中厚度板壳问题的有限元方法。考虑材料各向异性的特点，采用了Ｈｉｌｌ推广的Ｈｕｂｅｒ－Ｍｉｓｅｓ屈服准则；借用Ｏｗｅｎ的剪切修正系数，正确计及了叠层复合材料壳体的横向剪切效应；为了避免“自锁”现象，文中采用了９节点的Ｈｅｔｅｒｏｓｉｓ二次壳单元；特别是本文利用插值外推的思想，提出了一个带预测的弧长增量控制法，显著提高了确定变形路径的计算效率。几个数值算例表明本文给出的有限元方法对于各向异性中厚度板壳的弹塑性分析有较好的精度，尤其是对具有复杂变形路径的结构计算，收敛速度提高更快。