江西商联中心B2塔楼超高层结构弹塑性分析

江西商联中心B2塔楼采用现浇钢筋混凝土框架-核心筒结构体系,属于超B级高度超高层建筑。本研究运用软件SAUSAGE,采用纤维梁单元模拟梁柱构件及壳单元模拟剪力墙构件,建立结构有限元模型,并对结构进行了弹塑性时程分析。分析结果表明,在罕遇地震作用下,仅有少量连梁出现损伤,剪力墙墙身、框架基本无损坏,结构变形满足《高层建筑混凝土结构设计规程》要求,说明结构整体具备良好的受力性能,能较好的满足抗震设计的性能目标。     

反复荷载下钢筋混凝土框架节点非线性分析

论述了反复荷载下分析、计算普通钢筋混凝土及轻骨料钢筋混凝土框架节点的非线性有限元分析方法 ,采用等效单轴应变的增量正交异性混凝土本构关系模型和反复荷载下应力应变关系的“焦点模型” ,编制二维非线性有限元分析程序 ,基于四个混凝土边节点的试验结果 ,对钢筋混凝土和轻骨料钢筋混凝土框架节点进行非线性有限元对比分析 ,计算的结果与试验吻合较好。     

现浇楼板对RC框架结构动力特性影响的有限元分析

借助3D有限元软件,建立钢筋混凝土纯框架和带楼板框架两个空间结构数值模型,进行无阻尼自由振动分析得到各阶振型及周期值,由此探讨现浇板对框架结构动力特性的影响规律。带楼板框架结构基本周期模拟值与PKPM软件计算值十分接近,验证了计算模型的可靠性;纯框架和带楼板框架结构各阶振型、周期的对比表明,楼板导致结构低阶周期提高而高阶周期降低,对结构高阶振型的影响高于对低阶振型。基于分析结果,建议在实际工程结构设计中应充分考虑现浇板的作用。     

三角形薄板单元非协调性的控制和利用

本文针对三角形薄板非协调元协调误差较大的特点,通过对节点处法向导数的变化率以及单元边界中点的法向导数值加以恰当的限制,有效地控制了非协调元的协调误差,並进而利用协调误差来补偿插值误差,使单元的收敛性得到很大改善。这样,导出了一些具有较高精确度的简单(9个自由度)三角形单元。计算结果表明这些单元具有良好的收敛特性。     

基于等参梯度单元的功能梯度材料结构分析

为了解决功能梯度材料非均质特征引起的特殊力学行为的模拟仿真技术难题,本文基于有限元基本理论框架,将材料梯度引入形函数,对单元刚度矩阵进行改写,发展了平面四节点与八节点等参梯度单元,并采用高斯积分数值处理方法,基于ABAQUS平台开发了等参梯度单元UEL(User-defined element)子程序,建立了功能梯度材料结构件的仿真分析方法。采用功能梯度材料正方形平板,研究网格密度对计算结果的影响,验证了平面四节点与八节点等参梯度单元的收敛性。将本文梯度单元与常规单元的计算精度进行了对比分析。当载荷条件较复杂时,常规单元计算的应力场出现阶跃,严重失真;而梯度单元得到的应力场光滑连续,可以采用较少数目的单元,即可得到比常规单元更为精确的计算结果。最后进行了功能梯度材料开孔结构和悬臂梁的计算分析,得到收敛解,需要采用的梯度单元数量远少于常规单元。研究表明,平面四节点与八节点梯度单元计算精度和效率均优于平面八节点常规单元,更优于平面四节点常规单元。     

复杂结构振动的一种超单元简化分析

本文提出了一种建立在常规有限元模型上的超单元分析方法,对复杂结构的振动分析进行降阶简化处理。这种方法是把结构重新以超单元形式划分,在超单元内部采用了简化的动减缩方法;边界上则采用局部位移场重新插值方法,或采用局部刚化的方法。由超单元组装得到的总体矩阵仍具有对称、稀疏等性质,得到的动力学方程仍具有常规形式。这种超单元分析方法不但大大降低了求解模型的阶次,扩大了求解能力,而且易于编程,求解方便。文中还通过摄动分析讨论了内部模态截取准则,以保证求解的有效性和可靠性。数值算例表明,本文方法是很有效的,且具有较高的求解精度。     

微分求积单元法分析变曲率井内受径向约束管柱的非线性屈曲

基于Love的空间弯扭杆平衡方程,通过引入井壁约束条件导出了平面变曲率井内受径向约束管柱的平衡方程。采用微分求积单元和增量迭代法求解了曲率线性变化的井内管柱的非线性屈曲问题,通过与有限元计算结果的对比验证了所构建方法和编写程序的正确性,而且还表明微分求积单元法有方法简单、易于实施,计算量少、精度较高等优点。计算结果表明,等曲率井内管柱屈曲的临界载荷明显大于曲率线性变化井内管柱屈曲的临界载荷,另外,变曲率井眼的曲率变化对管柱弯矩、井壁约束力有显著的影响。     

基于细以方法的颗粒增强复合材料弹塑性分析

针对高体积含量的颗粒增强复合材料，提出了一种细观结构模型：将颗粒简化为同质、同尺寸的弹性圆球，两颗粒之间的连接基本简化为一弹塑性短圆柱体，并假设细观应力、应变和塑性区均为轴对称分布。其体和颗粒的变形行为分别简化为类似于弹性地基和弹性半空是，以此为基础，建立了反映一对颗粒法向和切向变形协调关系的两个积分方程。数值求解这两个方程，可得到一对颗粒间基体中细观应力的分布形式，从而建立颗粒对的细观弹塑性本构，采用平均化方法，进一步推导出材料宏观的应力－应变关系。本文利用该模型对一种金属基复合材料的拉伸实验进行了模拟，理论预测与实验结果吻合较。     

圆筒形铆接结构中铆钉的数值模拟

介绍了有限元计算中耦合节点法、多点约束(MPC)单元和梁单元等三种铆钉模拟方法的原理和使用方法。以某导弹结构抽象出的圆筒型铆接结构为例,分别用三种方法模拟结构中的铆钉,通过对三种方法的有限元结果进行比较分析,得出结论:三种方法均可正确合理的模拟铆钉;对以剪切破坏、挤压破坏和两者的组合破坏为主的圆筒型铆接结构可以采用耦合节点法模拟铆钉;对于需要考虑铆钉所受轴力的情况,可以采用MPC单元法或梁单元法模拟铆钉。     

基于节点插值子胞模型的纺织复合材料力学性能预测(英文)

节点插值子胞模型是一种通过虚位移原理和代表性体积单元建立宏观和细观应变之间关系的细观力学方法。采用节点插值子胞模型进行二维纺织纤维增强陶瓷基复合材料的力学性能预测。分别建立二维平纹和交叉编织复合材料单胞的细观结构分析模型,分别采用三次B样条和正弦曲线来模拟经纱和纬纱的截面和弯曲形式,并根据纤维和基体中的孔隙含量对其模量进行折减,采用节点插值子胞模型进行宏观力学性能预测,并分析了细观结构参数和纤维体积含量对材料力学性能的影响。节点插值子胞模型的预测结果与有限元法比较表明:采用节点插值子胞模型进行二维平纹和交叉编织陶瓷基复合材料力学性能预测的有效性和可行性。     

框架梁柱钢筋绑扎安装工程的控制要点

针对基础、框架梁、板、柱钢筋绑扎安装容易出现的问题,主要论述了桩顶纵筋在承台内的锚固构造;基础中柱插筋锚固构造;基础梁与楼层框架梁箍筋加密的区别;框架梁、柱纵筋在不同节点的锚固要求;框架梁、板、柱钢筋的连接方式、接头位置、接头数量、接头面积百分率;箍筋加密范围等。钢筋绑扎工程质量将直接影响到主体结构的安全,要控制好钢筋隐蔽工程项目的质量验收,保证主体结构工程质量的安全。     

一种充分局部化的子结构并行分析方法

机群系统是一种低成本的松散耦合型分布式并行平台,它要求并行算法设计时遵循"分而治之"的原则,尽量降低节点任务之间的相关性。本文在FETI方法和A-FETI方法的基础上,直接从力学概念出发,提出了一种充分局部化的FETI方法。该方法在进行子域界面处理时引入三重变量:界面节点位移、界面节点力、分区框架上耦合节点位移,由此得到一组近似解耦的界面方程,使得各个子域的计算相对于经典的FETI算法更加独立。对得到的界面方程采用预处理共轭投影梯度法(PCPG)并行求解,所采用的预处理算子为局部化的集中型Dirichlet算子。分别在自建的两套4节点PC机群上进行了两组算例的验算,结果表明,本文方法具有很好的计算精度和收敛速度。并行加速比达到3.76。     

基于CG法刚架结构位移参数的动态Bayes随机估计

在刚架结构随机有限元方程的基础上,首次建立了刚架结构位移参数的动态Bayes误差函数,推导了相应的动态Bayes均值和方差表达式,提出多维参数估计步长的一维自动寻优方案后,结合CG法研究了刚架结构位移参数的动态Bayes随机估计方法,同时给出了刚架结构位移参数具体估计步骤。研究表明,动态Bayes随机估计方法能有效地动态估计刚架结构位移参数,具有迭代次数少、计算精度高、收敛速度快的优点,且能同时进行多参数估计;刚架结构位移参数的收敛性依赖于位移参数先验信息的准确性;动态Bayes方法也可用于其他位移参数的动态识别。     

复合材料弹翼－弹身组合结构强度计算

本文利用自行开发的复合材料结构应力分析软件（CMSSA）对某型导弹的复合材料弹冀－弹身组合结构进行了静力分析。本文的计算软件采用动态链表数据结构存贮总体刚度矩阵，具有很高的存贮和计算效率。文中给出了任意四边形壳单元和三角形壳单元的形函数及几何矩阵，这两种单元能适应结构中的复杂曲线边界及单元过渡区域。     

一种基于块结构的非结构网格快速生成方法

以阵面推进法为基础,提出了一种用预制模块的方法实现在平面域内生成非结构网格的新方法,即模块方法。模块是由一组三角形构成,文中以三角形模块为例,介绍了网格模块的预制方法。网格的生成是根据空间步长的背景信息,从预存的网格模块中选取当地合适的模块,直接复制或变形到计算区域实现的。由于生成过程中每一步引入的是预制的网格模块而不是传统的单个三角形单元,因此可期望新方法要比传统方法快得多。算例显示了新方法的快速网格生成过程,该方法具有推广应用前景。     

考虑几何及材料非线性直筒-锥段型钢结构冷却塔风致稳定性能研究

作为一种新颖的风敏感结构,直筒-锥段型钢结构冷却塔曲面形状和动力特性复杂、结构柔性和风致效应明显增大,整体稳定性能是其结构设计的瓶颈之一,尤其是结构几何、材料非线性及其高阶振型的影响。本文采用CFD技术数值模拟获得钢结构冷却塔表面风荷载分布模式,基于ANSYS软件建立主筒+加强桁架+附属桁架(铰接)耦合的一体化钢结构冷却塔有限元模型,以不同特征值屈曲模态作为初始几何缺陷分布形式,并基于几何及材料双重非线性有限元方法,系统研究了此类钢结构冷却塔在不同风速下低阶和高阶模态的稳定性能,涉及分歧失稳形态、极值失稳形态、临界失稳风速和静风响应。研究表明:考虑几何及材料双重非线性下钢结构冷却塔临界屈曲承载力下降;基阶屈曲波形相对较小,对几何初始缺陷不敏感;随着风速的增大,附属桁架最先发生失稳屈曲,然后依次为加强桁架和主筒。几何初始缺陷系数及阶数的改变对失稳临界风速影响较小,但随着阶数的增加,非线性分析过程中的变形趋势由附属桁架逐渐转移到主筒。所得主要结论可为此类新型钢结构冷却塔的抗风稳定性验算提供参考。     

面向网络机群系统的结构有限元并行分析

提出了基于网络机群的有限元并行分析方法,结合网络机群体系的特点,分析了这一方法所应具有的基本特点:分布式并行建模;子区域间计算任务弱相关;节点负载平衡。在自建的网络并行平台上,实现了无重叠区域分解直接算法的并行处理,并进行了算例验证。     

一种针对铆接结构进行疲劳寿命评估的新方法

提出了一种针对铆接结构进行疲劳寿命评估的新方法。首先,运用弹塑性理论模型求解出铆接造成的铆钉孔周边的残余应力。然后,通过三维弹塑性、接触非线性有限元分析(Finite element method,FEM),计算出载荷传递引起的铆钉孔周围的应力分布。将这两个应力场进行叠加,并将沿径向距离疲劳危险部位应力最大处特定距离的点的应力,对照相关材料的光滑试件S-N曲线进行插值,得到疲劳寿命的评估结果。新方法与应力严重系数法(Stress severity factor,SSF)法进行了对比,并通过试验验证了该方法的可行性和准确性。     

矩形薄板线弹性变曲的一般解析解

基于Kirchhoff薄板理论，从板的控制微分方程出发，得到了双以前文献中的更加完全的解函数，因此能够求解更多的不同边界条件矩形板问题。本文求争三边固定一边自由矩形板和两对边固定两对边自由矩形板， 并同有限元结果可进行比较。     

机身加强框结构刚度优化设计研究

以某型飞机翼身结合加强框为例,利用有限元法进行其刚度性能的优化设计。首先,分析确定翼身结合框的可靠性安全载荷,建立全新的结构刚度模型,利用有限元法分析求解刚度指标。然后根据结构设计要求和限制条件,基于应力应变特性和拓扑优化分析结果,优选设计参数,提出改进模型。通过对比分析结果,表明模型改进达到了结构刚度优化设计的目的。