板桁结构考虑局部屈曲空间计算的横向带板段单元法

用有限个横条带法构造了板桁组合结构板段考虑局部屈曲的空间位移模式,基于三维连续体的虚功增量方程,导出了横向条带板段单元的ＵＬ列式,并考虑了板段单元位形变化的影响,此计算方法自由度少,计算精度高,能用于大型板桁结构的几何非线性分析,文末计算了广东西江桥板桁组合结构模型梁,计算结果与实测结果吻合较好。     

板桁结构考虑局部屈曲空间计算的横向条带板段单元法

用有限个横向条带法构造了板桁组合结构板段考虑局部屈曲的空间位移模式。基于三维连续体的虚功增量方程,导出了横向条带板段单元的ＵＬ列式,并考虑了板段单元位形变化的影响。此计算方法自由度少,计算精度高,能用于大型板桁结构的几何非线性分析。文末计算了广东西江桥板桁组合结构模型梁,计算结果与实测结果吻合较好。     

预应力杂交结构的屈曲分析

含有预应力索的半刚性大跨度空间结构是一种非常有生命力的杂交钢结构形式,对应用日益广泛的空间杂交结构的正确分析是保证结构安全设计的前提,屈曲分析通常是这类结构分析的主要内容之一,结构的屈曲分析可分为特征值屈曲分析和非线性屈曲分析。论文首先阐述了结构特征值屈曲分析和非线性屈曲分析中的分枝屈曲分析的基本理论,提出了含有恒定荷载的预应力结构特征值的求解方法,明确正确应用屈曲理论对保证工程安全设计的重要性,然后应用有限元软件ANSYS对待建的安徽大学体育馆新型弦支网壳屋盖结构进行了特征值屈曲分析和分枝屈曲分析,提出应用通用有限元程序跟踪结构分枝屈曲路径的方法,本文结论对预应力杂交结构的屈曲分析具有指导意义。     

脱层梁-板的后屈曲分析

研究了含任意位置脱层的梁-板的后屈曲问题.采用小参数摄动法,导出了系统的一阶和二阶控制方程,边界条件,连续条件,平衡条件及相容条件.在算例中给出了梁-板的后屈曲响应曲线,且与有关文献进行了比较.     

易拉罐在轴-侧-扭-内压联合作用下的屈曲地貌

柱壳结构广泛应用于各个领域, 但由于其对初始缺陷较为敏感, 容易发生灾难性的屈曲失稳. 本文利用非线性有限元分析程序ABAQUS研究了柱壳屈曲问题, 并应用到了易拉罐的屈曲分析. 首先采用数值模拟的方法验证了Virot等学者的易拉罐屈曲试验结果, 然后为了获得屈曲的一些普适结果, 进一步考察了柱壳的屈曲表现. 对柱壳结构在不同载荷组合、不同几何参数作用下进行了细致分析. 为了讨论的直观, 本文绘制了柱壳结构在受到侧压-轴压载荷作用下外力-屈曲载荷-位移三维屈曲地貌图(称为landscape). 结果表明: 在侧压-轴压-扭转载荷作用下, 试件力-位移曲线出现了"cliff"(断崖)现象; 扭转载荷的施加不利于试件整体稳定性, 并造成了试件对初始缺陷的敏感性; 对于受到轴压-扭转载荷作用的试件, 本文定义承载力为零的平面为"sea level"(海平面)来区分试件破坏模式; 通过对不同边界条件的试件进行分析, 发现试件两端固定可以有效地增加结构的承载能力, 提高稳定性. 对柱壳结构内部充气可以大幅度提升结构的承载能力和稳定性, 减小对初始缺陷的敏感度.      

几种典型钢框架节点连接性能的有限元仿真分析

采用有限元程序ABAQUS进行仿真分析,探讨了钢框架节点的非线性连接性能。针对几种典型节点,包括焊接连接、外伸式端板螺栓连接、平齐式端板螺栓连接、双腹板顶底角钢连接等,分别建立了相应的精化有限元分析模型,实现了结构非线性行为的真实再现和连接性能的准确评估。数值结果还给出了钢框架节点的弯矩-相对转角、弯矩-剪切转角及弯矩-节点转角三种关系曲线,并针对弯矩-节点转角曲线进行了回归分析,从而得到了四种钢框架节点的弯矩-节点转角关系式。建立的有限元分析模型可真实地模拟钢框架节点的非线性行为,分析得到了半刚性节点弯矩-转角关系的一般规律,可为钢框架梁柱连接节点的计算理论和设计方法提供重要参考和依据。     

考虑剪力滞后效应的钢-混凝土组合梁力法单元

本文通过在Newmark模型中引入翘曲形函数来描述楼板纵向位移的横向非均匀分布．然后采用虚余功原理建立了考虑剪力滞后效应的钢—混凝土组合梁力法单元。该力法单元严格地满足平衡条件．而仅在积分意义上满足变形协调条件，但具有与通用位移有限元法相一致的刚度矩阵形式。由于受平衡条件的限制结点外力不相互独立，而翘曲位移引起的双弯矩和双剪力使得内力关系变得非常复杂，本文给出了推导力法梁单元内力形函数的通用方法。此外．本文还考虑了梁间荷载的存在对内力形函数的影响。算例分析表明，所提出的力法单元有较高的精度，并发现：在有梁间分布荷载时．采用将梁间分布荷载等效为结点荷载的方法将显著降低应力的精度，而采用高次力法单元对于提高情度没有明显的作用。     

带有沙漏控制的相对自由度壳元非线性动力分析

针对八节点相对自由度壳单元,给出了单元内坐标和位移的插值公式,利用Hu-Washinzu变分原理,基于拟应变法,在大变形情况下推导了拟应变的表达式,构造了带有沙漏控制的动力问题的有限元求解格式.通过算例表明该文提出的基于相对自由度壳元的沙漏控制算法能够很好地解决非线性动力问题,可改善计算精度和计算效率.     

高温下受压钢构件考虑屈曲的有限元本构模型

为计算大空间钢结构高温下的力学性能, 需考虑受压钢构件屈曲. 将钢构件屈曲特性反映在材料的本构模型中, 进行高温下大空间钢结构有限元计算. 通过研究轴心受压钢构件在不同温度下的弯曲变形, 推导出考虑长细比、初始缺陷、临界力等因素的受压钢构件名义轴向刚度; 通过能量等效, 用等效刚度代替名义轴向刚度, 得到高温下受压钢构件考虑屈曲的钢材两折线应力--应变本构模型, 数值计算验证了模型的正确性.     

基于连续支承压杆模型的轴心受压柱局部屈曲分析

轴心受压柱局部屈曲分析,一般根据薄板理论建立板件屈曲微分方程,构造满足边界条件的位移场,获得屈曲临界载荷解析解,不仅推导繁琐且不便直观地揭示受压板件屈曲特征及控制参数。本文建立单位宽度受压板条的连续支承压杆模型,将二维板件屈曲问题转化为学生较熟悉的一维压杆屈曲分析。基于连续支承压杆临界载荷的解析解,方便识别典型非加载边约束下板件屈曲半波数。本文旨在深化理解受压板件屈曲性能。

     

Numerical analysis of bifurcation buckling for rotationally periodic structures under rotationally periodic loads

By considering the characteristics of deformation of rotationally periodic structures under rotationally periodic loads, the periodic structure is divided into some identical substructures in this study. The degrees-of-freedom (DOFs) of joint nodes between the neighboring substructures are classified as master and slave ones. The stress and strain conditions of the whole structure are obtained by solving the elastic static equations for only one substructure by introducing the displacement constraints between master and slave DOFs. The complex constraint method is used to get the bifurcation buckling load and mode for the whole rotationally periodic structure by solving the eigenvalue problem for only one substructure without introducing any additional approximation. The finite element (FE) formulation of shell element of relative degrees of freedom (SERDF) in the buckling analysis is derived. Different measures of tackling internal degrees of freedom for different kinds of buckling problems and different stages of numerical analysis are presented. Some numerical examples are given to illustrate the high efficiency and validity of this method.     

考虑空间变异性的框架结构可靠度分析方法

空间变异性是结构参数的固有属性,对于工程结构的随机响应和可靠度分析具有重要影响。结合随机场离散的局部平均理论和随机响应分析的摄动随机有限元法,提出一种考虑参数空间变异性的平面框架结构可靠度分析方法,并定量分析了参数空间变异性对结构可靠度的影响规律。首先,考虑随机因素的空间变异性,采用二维线性随机场离散的局部平均理论将平面框架结构的连续随机场离散为一组随机变量,并通过理论推导建立了随机场局部平均间协方差矩阵的二重积分表达式;然后,采用摄动随机有限元法分析结构随机响应及其对基本随机变量的梯度向量,并利用可靠度分析的梯度优化法计算结构可靠指标,从而提出了一种考虑参数空间变异性的平面框架结构可靠度分析方法。分析表明,该方法具有较高的计算精度和计算效率;随机场离散的局部平均理论对相关结构类型不敏感;随着随机场相关偏度和变异性的增大,框架结构的可靠指标逐渐减小,说明结构参数的空间变异性对结构可靠度的影响不容忽视。     

ENDOCHRONIC ANALYSIS FOR COMPRESSIVE BUCKLING OF THIN－WALLED CYLINDERS IN YIELD REGION

ＥＮＤＯＣＨＲＯＮＩＣＡＮＡＬＹＳＩＳＦＯＲＣＯＭＰＲＥＳＳＩＶＥＢＵＣＫＬＩＮＧＯＦＴＨＩＮ－ＷＡＬＬＥＤＣＹＬＩＮＤＥＲＳＩＮＹＩＥＬＤＲＥＧＩＯＮＰｅｎｇＸｉａｎｇｈｅ（彭向和）ＣｈｅｎＹｕａｎｑｉａｎｇ（陈元强）ＺｅｎｇＸｉａｎｇｇｕｏ（曾祥...     

静水压力下环加肋圆柱壳总体与局部失稳分析的复合有限条法

本文提出了一种计算环加肋圆柱壳稳定性的新方法─—复合有限条法。该方法能够在一个复合有限条元中计入若干个横向加肋的影响，井能考虑肋骨的偏心，是一种子结构方法。算例表明，复合有限条法具有很高的求解精度和效率，是一种分析加肋柱壳结构的较理想方法。该方法不仅能够计算环加肋圆柱壳的总体失稳临界载荷，而且可计算其局部失稳临界载荷。     

非加劲钢板剪力墙的高阶弹性剪切屈曲分析

非加劲钢板剪力墙(SPSW)结构在水平荷载作用下易屈曲,形成主拉压应力场,并以拉力带方式提供水平承载力及抗侧刚度。传统拉杆模型(SM模型)用于非加劲SPSW结构分析或设计时忽略压力场的贡献,一般会低估高厚比较小的非加劲SPSW结构的抗侧能力。非加劲SPSW结构在水平力作用下会形成多波面外变形,与剪力墙板的高阶屈曲相似,可通过在修正的SM模型中引入对应于高阶屈曲的主压应力来反映压力场贡献,提高模型分析精度。考虑剪力墙板高厚比、高宽比及边缘构件刚度的影响,共设计66个单层、单跨和梁柱铰接的非加劲SPSW算例,并进行弹性屈曲分析。分析结果表明,高厚比及边缘构件刚度对非加劲SPSW结构的剪切屈曲系数影响不大;随着剪力墙板高宽比的增加,非加劲SPSW结构的剪切屈曲系数呈增大趋势。采用Matlab程序对66个非加劲SPSW算例的2～5阶剪切屈曲系数结果进行统计分析,并提出了简化公式。     

Localized analysis of thin-walled structure's buckling/initial post-buckling and its accuracy

A method of localization is proposed to lower the high order of equations in FEM calculation for the stability of a complex thin-walled structure. The localized analysis enables us to obtain both the upper and lower limits for the bifurcating point in a whole linear-elastic structural system, as well as an approximate solution to asymptotic post-buckling problem. Some numerical examples are included. Project supported by National Natural Science Foundation of China     

Elasto-plastic buckling analysis for perforated steel plates subject to uniform compression

This study investigates the elasto-plastic buckling behaviour of simply supported square and rectangular thin steel plates having elliptic cut-outs by means of finite element method. Plates with simply supported in the out-of-plane direction are applied uniform compression in long-edge direction. A50 steel was used in the analysis and the focus was on the effect of plate aspect ratio, elliptical hole size, elliptical hole angle, elliptical hole location and slenderness ratio on buckling behaviour. It was found in the study that as the plate slenderness ratio increases, the critical buckling stress decreases for all the perforated plates.     

夹层梁总体屈曲及皱曲的有限元计算

皱曲是夹层结构的一种短波屈曲模式,通常发生于夹心较厚或夹心刚度较低的情况。由于模型规模的限制,在常规有限元建模时通常将夹层板模拟为二维板单元,这种方法忽略了面板和夹心在厚度方向上的相互作用,无法计算出皱曲模式。针对上述问题,本文首先介绍了一个计算夹层结构总体屈曲和皱曲的统一理论,并将此理论的计算结果作为理论解。为了同时...