高效的三维曲梁单元

三维井眼中延伸数千米的三维细长圆截面钢钻柱应力分析问题是一个复杂的力学问题,通常使用有限元数值分析方法对其进行受力分析。而在进行有限元分析时,现有的圆弧曲粱单元和空间直粱单元在几何上都不能很好地模拟三维曲线形状的钻柱。为了确保计算精度．其单元划分势必不能过大,结果是计算时间长,收敛性差。为了解决这一问题,显然必须构建一种新的较有效的曲梁单元。基于自然坐标系,依据圆截面空间曲粱单元节点有6个自由度——3个线位移和3个角位移,利用包含全部刚体位移模式和常应变的形函数,忽略剪切变形,假设变形后的梁轴线的弯曲曲率改变为线性变化,建立起了保证收敛性的具有12个自由度的有初始曲率和挠率的圆截面空间曲梁的有限元模型。为了证明给出的有限元模型的高效性,分析了几个静态问题,并与现有文献中的解析解或数值结果进行了比较。基于所给出的结果,可望该有限元模型可以作为分析三维空间曲粱结构的有效工具。     

变截面钢板弹簧的曲梁模型

通过建立钢板弹簧的曲梁模型,应用虚力原理求解位移,得到了变截面钢板弹簧刚度的几何非线性特性。     

空间曲梁结构的半解析解

本文介绍一种用半解析解方法推导及编制出的空间曲梁结构的半解析解计算程序,它可以用于计算各种类型的曲梁结构。与有限元直梁单元相比,其划分单元数目大大减少,计算精度显著提高,可以被认为是精确解。     

薄壁截面曲梁的弹性稳定平衡方程

由于曲梁中初始曲率的存在,曲梁变形中的弯曲、扭转、翘曲大多是相互耦联的,常为弯扭变形,导致了曲梁理论分析及其复杂.基于薄壁构件分析的基本假定,采用薄壁圆弧曲梁的精确翘曲位移表达式,导出了任意截面曲梁考虑几何非线性情况下的总势能,根据欧拉公式得到了曲梁的稳定平衡方程.     

汽车滚柱式单向超越离合器套环应力计算的曲梁法

对汽车滚柱式单向超越离合器套环进行力学分析，首次提出套环为受集中力作用的超静定曲梁，以此来求解其最大正应力，即曲梁法，采用电测套环工作应力和采取光弹性应力分析方法验证曲梁法的正确性，并指出，多年来国内外按Ｔｈｏｍａｓ视套环为厚壁圆筒，受内压来计算应力是不可取的。     

一个几何非线性空间变形曲梁元

本文以三角函数和幂函数的组合作为形函数,建立了一个能精确描述刚体位移的几何非线性空间变形曲梁元。算例表明该元素精度较高,收敛较快,适于和各种位移模式的壳元素相配合来分析复杂加筋板壳结构几何非线性问题。     

浅曲梁大挠度分析的余能有限元方法

以高玉臣提出的弹性大变形余能原理为基础,利用Lagrange乘子,放松平衡方程和力边界条件对余能泛函的约束,推导出广义的余能原理.根据极分解定理,将变形分为刚性转动和纯变形两部分,则余能也包含相应的两部分,一部分与刚性转动有关,而另一部分与纯变形有关.使用线弹性本构关系,建立了可用于几何非线性计算的有限元模型.应用更新的Lagrange列式法,给出了增量形式的有限元公式.数值计算结果表明,该方法可用于浅曲粱的几何大变形计算.     

基于能量变分法的曲线组合箱梁畸变效应分析

目的 研究曲线钢与混凝土组合箱梁主要设计参数对畸变效应的影响,减小组合梁的畸变。方法 通过能量变分法建立曲线组合箱梁畸变方程,分析集中荷载作用下截面尺寸及曲率半径对曲线组合箱梁畸变效应的影响。结果 增加钢腹板厚和梁高可显著减少畸变效应;箱梁的曲率半径不宜过小,当曲率半径小于100 m时畸变效应明显;梯形截面比矩形截面更有利于限制结构畸变,为控制畸变效应,根据曲率半径的差异,主控不同的设计参数。结论 当曲率半径小于100 m时,曲线组合梁的高跨比宜为0.6,高宽比宜为1,钢腹板厚宜大于30 mm;当曲率半径大于100 m时,主要通过增加钢腹板厚控制畸变,其厚度宜为20～40 mm。     

钢管砼拱稳定分析的三维退化层合曲梁单元

为计算钢管混凝土拱的屈曲荷载,本文在20结点三维块体等参元及16结点相对位移板壳元的基础上,引入梁的基本假定,采用等效数值积分法,构造出12～20结点三维退化层合曲梁单元,并考虑几何非线性影响,给出用于梁或拱线弹性稳定性分析的有限元列式,最后,以绍兴轻纺大桥为工程背景,计算出轻纺大桥钢管混凝土拱面内屈曲及面外侧倾屈曲的临界荷载.     

张弦梁结构弹簧简化分析

将张弦梁结构的上弦模拟为为曲梁,撑杆和下弦索的作用模拟为弹簧支座,探讨了其刚度变化对上弦曲梁受力性能的影响,分析了张弦梁结构的简化计算方法。