1993年 第10卷 第1期
1993, 10(1): 1-9.
摘要:
本研究将新近发展起来的有限元线法应用于非线性问题,分析求解了若干具有代表性的模型问题,探讨了统一的求解模式及相应的处理手段。作为这一系列工作的首例,本文将该法应用于薄膜大挠度这一几何非线性模型问题,对任意形状的薄膜作了理论公式推导,通过对几种典型形状薄膜的具体数值计算,揭示了该类问题存在极限变形状态这一重要特性。数值算例的精确性与可靠性以及求解的高效性表明,本法是求解这类几何非线性问题的高效能的方法。
本研究将新近发展起来的有限元线法应用于非线性问题,分析求解了若干具有代表性的模型问题,探讨了统一的求解模式及相应的处理手段。作为这一系列工作的首例,本文将该法应用于薄膜大挠度这一几何非线性模型问题,对任意形状的薄膜作了理论公式推导,通过对几种典型形状薄膜的具体数值计算,揭示了该类问题存在极限变形状态这一重要特性。数值算例的精确性与可靠性以及求解的高效性表明,本法是求解这类几何非线性问题的高效能的方法。
1993, 10(1): 10-18.
摘要:
深梁是工程中常遇到的结构构件之一,如浅仓中的仓壁等。由于深梁受力复杂,平截面假定在此已不适用,过去用三角级数或用差分法求解;在有限元法推广应用后,则往往用有限元法求解,但结构的受力机理并不能从这些数学运算中较清楚地看出。本文用杆件力学方法求解,不但受力概念清楚,也易为工程技术人员所掌握运用。
深梁是工程中常遇到的结构构件之一,如浅仓中的仓壁等。由于深梁受力复杂,平截面假定在此已不适用,过去用三角级数或用差分法求解;在有限元法推广应用后,则往往用有限元法求解,但结构的受力机理并不能从这些数学运算中较清楚地看出。本文用杆件力学方法求解,不但受力概念清楚,也易为工程技术人员所掌握运用。
1993, 10(1): 19-29.
摘要:
本文给出了极坐标系下弹性力学平面问题的Hamilton正则方程,并提出一种求解该方程的状态空间有限元法。文中通过对Hellinger-Reissner混和变分原理的修正,导出了Hamilton正则方程及其对应能量泛函,然后采用分离变量法对其场变量进行分离变量,这样就可在θ方向采用通常的有限元插值,而沿半径r方向采用状态空间法给出解析解答,从而实现了有限元法与控论制中状态空间的结合。通过计算表明,本文方法精度高。
本文给出了极坐标系下弹性力学平面问题的Hamilton正则方程,并提出一种求解该方程的状态空间有限元法。文中通过对Hellinger-Reissner混和变分原理的修正,导出了Hamilton正则方程及其对应能量泛函,然后采用分离变量法对其场变量进行分离变量,这样就可在θ方向采用通常的有限元插值,而沿半径r方向采用状态空间法给出解析解答,从而实现了有限元法与控论制中状态空间的结合。通过计算表明,本文方法精度高。
1993, 10(1): 30-37.
摘要:
本文探讨受斜拉弹簧阻尼器模型装置(CTSD)控制的高层建筑结构在顺风向脉动风激励下的随机风振反应问题.文中将高层建筑和CTSD控制机构作为一个整体的耦合体系.同时考虑体系阻尼的非正交性,建立了一种以复模态组合为基础的新的随机反应分析方法——复模态状态空间法;导得了受控体系状态反应以及结构各层反应统计解的统一表达式.通过对框架型高层建筑的实例计算以及与非耦合实振型反应结果的比较表明,该方法是很有理论和实用价值的.
本文探讨受斜拉弹簧阻尼器模型装置(CTSD)控制的高层建筑结构在顺风向脉动风激励下的随机风振反应问题.文中将高层建筑和CTSD控制机构作为一个整体的耦合体系.同时考虑体系阻尼的非正交性,建立了一种以复模态组合为基础的新的随机反应分析方法——复模态状态空间法;导得了受控体系状态反应以及结构各层反应统计解的统一表达式.通过对框架型高层建筑的实例计算以及与非耦合实振型反应结果的比较表明,该方法是很有理论和实用价值的.
1993, 10(1): 38-45.
摘要:
本文运用结构动力分析与钢筋混凝土结构非线性有限元理论,采用等效杆系模型对强震作用下的钢筋混凝土框架-剪力墙结构进行非线性时程分析。考虑了杆件的弯矩-轴力相互作用,钢筋粘结滑移的影响以及P-△效应。算例表明,本文方法及其程序计算时间及占用内存少。同时亦能很好地解释震害和预测地震时结构可能发生的破坏。
本文运用结构动力分析与钢筋混凝土结构非线性有限元理论,采用等效杆系模型对强震作用下的钢筋混凝土框架-剪力墙结构进行非线性时程分析。考虑了杆件的弯矩-轴力相互作用,钢筋粘结滑移的影响以及P-△效应。算例表明,本文方法及其程序计算时间及占用内存少。同时亦能很好地解释震害和预测地震时结构可能发生的破坏。
1993, 10(1): 46-51.
摘要:
本文给出受扭圆柱壳大范围皱曲的一种变形模式,从而求出不同转角时壳体的轴向缩短量以及壳体所吸收的塑性变形能的变化,计算结果和实验相符较好。
本文给出受扭圆柱壳大范围皱曲的一种变形模式,从而求出不同转角时壳体的轴向缩短量以及壳体所吸收的塑性变形能的变化,计算结果和实验相符较好。
1993, 10(1): 52-60.
摘要:
本文基于混凝土的破坏准则讨论了无腹筋梁的破坏机理,从临界斜裂缝所形成的破坏机构出发,建立了弯矩平衡条件和变形协调条件,推导了无腹筋梁抗剪强度的表达式。该公式不仅适合于包括压剪、斜拉破坏在内的斜截面强度计算,也适合于弯曲破坏的正截面强度计算。因此,是梁的正、斜截面强度的统一表达式。同试验结果比较表明,本文的结论及计算结果均和试验符合良好。
本文基于混凝土的破坏准则讨论了无腹筋梁的破坏机理,从临界斜裂缝所形成的破坏机构出发,建立了弯矩平衡条件和变形协调条件,推导了无腹筋梁抗剪强度的表达式。该公式不仅适合于包括压剪、斜拉破坏在内的斜截面强度计算,也适合于弯曲破坏的正截面强度计算。因此,是梁的正、斜截面强度的统一表达式。同试验结果比较表明,本文的结论及计算结果均和试验符合良好。
1993, 10(1): 61-65.
摘要:
本文提出用插值法改进传统有限条法的横向局部位移。这种改进过的方法用于高层结构计算中,很好地解决了传统方法遇到的剪力失真问题。该方法较传统有限条法计算精度高,结果可靠,未知量却增加很少。
本文提出用插值法改进传统有限条法的横向局部位移。这种改进过的方法用于高层结构计算中,很好地解决了传统方法遇到的剪力失真问题。该方法较传统有限条法计算精度高,结果可靠,未知量却增加很少。
1993, 10(1): 66-75.
摘要:
本文对离散Kirchhoff薄板单元进行了深入的分析。文中将用于建立离散Kirchhoff单元的泛函分为三部分,分别用应变第一不变量、绕Z轴的转动偶和有关的单元边界上的积分来表达,并阐明了各部分的作用。其中单元的收敛性质完全由第一、三部分所决定,而第二部分则控制了单元的计算精度。在此基础上,文中建议了一种提高离散Kirchhoff单元精度的新方法,并由此推导了一个任意四边形离散Kirchhoff单元。计算表明,本文的改进单元与原来的离散Kirchhoff单元[2]及其改进型[3]相比,计算精度有了显著提高。
本文对离散Kirchhoff薄板单元进行了深入的分析。文中将用于建立离散Kirchhoff单元的泛函分为三部分,分别用应变第一不变量、绕Z轴的转动偶和有关的单元边界上的积分来表达,并阐明了各部分的作用。其中单元的收敛性质完全由第一、三部分所决定,而第二部分则控制了单元的计算精度。在此基础上,文中建议了一种提高离散Kirchhoff单元精度的新方法,并由此推导了一个任意四边形离散Kirchhoff单元。计算表明,本文的改进单元与原来的离散Kirchhoff单元[2]及其改进型[3]相比,计算精度有了显著提高。
1993, 10(1): 76-84.
摘要:
本文应用势能原理,讨论薄壁杆件的剪力滞后现象。导出以截面横向位移和节点纵向位移为未知量的有限元法的基本方程。算例表明,本方法计算量少,精度高,特别适用于分析高层建筑和桥梁结构。
本文应用势能原理,讨论薄壁杆件的剪力滞后现象。导出以截面横向位移和节点纵向位移为未知量的有限元法的基本方程。算例表明,本方法计算量少,精度高,特别适用于分析高层建筑和桥梁结构。
1993, 10(1): 85-96.
摘要:
本文就EPRI工程方法扩展应用于压力容器焊接接头的缺陷评定,进行了可行性研究,并就评定中面临的一些诸如残余应力的影响,材料不均匀体,小裂纹等等的特殊问题,提出了切实可行的处理方法。在此基础上编制出评定软件。
本文就EPRI工程方法扩展应用于压力容器焊接接头的缺陷评定,进行了可行性研究,并就评定中面临的一些诸如残余应力的影响,材料不均匀体,小裂纹等等的特殊问题,提出了切实可行的处理方法。在此基础上编制出评定软件。
1993, 10(1): 97-104.
摘要:
弹性地基上厚板的弯曲,一直是学者和工程师们十分关切的问题.本文采用分步分析方法,分析了弹性地基上的各向异性厚板和板式筏片基础,使在不需增加基本未知函数个数的情况下就可建立含有横向坐标Z的任意高次项的高阶方程,与现有厚板理论相比,本文所述方法具有基本未知函数少、基本方程易于建立、简单易解、计算结果精度较高等优点.
弹性地基上厚板的弯曲,一直是学者和工程师们十分关切的问题.本文采用分步分析方法,分析了弹性地基上的各向异性厚板和板式筏片基础,使在不需增加基本未知函数个数的情况下就可建立含有横向坐标Z的任意高次项的高阶方程,与现有厚板理论相比,本文所述方法具有基本未知函数少、基本方程易于建立、简单易解、计算结果精度较高等优点.
1993, 10(1): 105-111.
摘要:
本文介绍了反复荷载下非线性有限元分析程序,该程序针对钢筋混凝土剪力墙类结构的特点,采用了钢筋与混凝土复合单元计算模型,考虑混凝土裂面接触效应的反复加载混凝土应力-应变关系。在钢筋应力-应变关系中,还同时考虑了混凝土开裂后钢筋的拉伸强化效应及反复荷载下钢筋的Bausinger效应。本文还介绍了作者利用该程序对反复荷载试验的试件及Ger-venka的剪力墙板进行的计算分析。结果表明,本文所采用的分析模型是合理、准确的;和国内外以往的分析比较,本文的方法成功地消去了力-位移滞回曲线中的拐点现象,而且计算的混凝土裂缝开闭也能和实测较好地吻合。表明本文方法能为分析反复荷载下钢筋混凝土剪力墙类结构性能提供一个准确、有力的工具。
本文介绍了反复荷载下非线性有限元分析程序,该程序针对钢筋混凝土剪力墙类结构的特点,采用了钢筋与混凝土复合单元计算模型,考虑混凝土裂面接触效应的反复加载混凝土应力-应变关系。在钢筋应力-应变关系中,还同时考虑了混凝土开裂后钢筋的拉伸强化效应及反复荷载下钢筋的Bausinger效应。本文还介绍了作者利用该程序对反复荷载试验的试件及Ger-venka的剪力墙板进行的计算分析。结果表明,本文所采用的分析模型是合理、准确的;和国内外以往的分析比较,本文的方法成功地消去了力-位移滞回曲线中的拐点现象,而且计算的混凝土裂缝开闭也能和实测较好地吻合。表明本文方法能为分析反复荷载下钢筋混凝土剪力墙类结构性能提供一个准确、有力的工具。
1993, 10(1): 112-118.
摘要:
本文针对工程实际中所遇到的撞击问题,在事先仅知撞击体初始速度的情况下.研究分析了半无限粘弹性Winkler地基上的矩形弹性薄板受刚体撞击的动力响应问题,推导出了关于撞击力F(t)的非线性Volterra积分方程,给出了薄板位移响应W(x,y,t)的一般表达式,并给出了求解计算的数值方法。作为应用实例,本文对弹性方薄板受刚球撞击问题进行了分析计算,并与无粘性支承时的结果进行了对比讨论.
本文针对工程实际中所遇到的撞击问题,在事先仅知撞击体初始速度的情况下.研究分析了半无限粘弹性Winkler地基上的矩形弹性薄板受刚体撞击的动力响应问题,推导出了关于撞击力F(t)的非线性Volterra积分方程,给出了薄板位移响应W(x,y,t)的一般表达式,并给出了求解计算的数值方法。作为应用实例,本文对弹性方薄板受刚球撞击问题进行了分析计算,并与无粘性支承时的结果进行了对比讨论.
1993, 10(1): 119-128.
摘要:
本文基于完全的增量形式Lagrange描述法,根据虚功原理导出了大挠度弹塑性样条有限条法,用以分析板、壳和薄壁结构与构件的几何与材料非线性问题。本文方法适用于任意边界支承条件和加荷方式,可以计入任意形式的初始缺陷的影响以及沿厚度方向的塑性开展。所给算例表明,该方法具有计算量少.连续性强、精度高、应用广泛等优点.
本文基于完全的增量形式Lagrange描述法,根据虚功原理导出了大挠度弹塑性样条有限条法,用以分析板、壳和薄壁结构与构件的几何与材料非线性问题。本文方法适用于任意边界支承条件和加荷方式,可以计入任意形式的初始缺陷的影响以及沿厚度方向的塑性开展。所给算例表明,该方法具有计算量少.连续性强、精度高、应用广泛等优点.
1993, 10(1): 129-138.
摘要:
本文首先用损伤力学的方法,按孔隙的配置及几何结构,分别定义了含各向异性分布裂隙的固体介质的二阶连续法向裂纹张量和切向裂纹张量。然后,在裂隙内充满流体时,对组分速度、组分偏应力等混合物理论的基本变量进行了各向异性修正。并用混合物理论,建立了饱和裂隙介质中各组分的质量和动量平衡方程。最后,在仅考虑裂纹的单一张开度时,针对线弹性骨架材料,得到了由不可压缩材料构成的各组分的动力学控制方程。
本文首先用损伤力学的方法,按孔隙的配置及几何结构,分别定义了含各向异性分布裂隙的固体介质的二阶连续法向裂纹张量和切向裂纹张量。然后,在裂隙内充满流体时,对组分速度、组分偏应力等混合物理论的基本变量进行了各向异性修正。并用混合物理论,建立了饱和裂隙介质中各组分的质量和动量平衡方程。最后,在仅考虑裂纹的单一张开度时,针对线弹性骨架材料,得到了由不可压缩材料构成的各组分的动力学控制方程。
1993, 10(1): 84-84.
摘要:
本书提出板壳有限元Coons曲面构造法。它摒弃了传统的一致插入法,为直接构造各种用途各类板壳矩形元计算模型提供了简捷有效、灵活多样、几何意义直观、力学概念清晰的研究方法。它是板壳有限元与计算几何Coons曲面相结合的产物,是两门学科的交叉学科,是计算力学与计算几何造型设计的统一。它推广了计算几何的应用范围又增添了它的内涵,同时为板壳有限元的研究开拓了新的途径。它的发展将同计算几何、计算机绘图和CAD设计携手并肩向前发展,具有很大的潜力和发展前景。
本书提出板壳有限元Coons曲面构造法。它摒弃了传统的一致插入法,为直接构造各种用途各类板壳矩形元计算模型提供了简捷有效、灵活多样、几何意义直观、力学概念清晰的研究方法。它是板壳有限元与计算几何Coons曲面相结合的产物,是两门学科的交叉学科,是计算力学与计算几何造型设计的统一。它推广了计算几何的应用范围又增添了它的内涵,同时为板壳有限元的研究开拓了新的途径。它的发展将同计算几何、计算机绘图和CAD设计携手并肩向前发展,具有很大的潜力和发展前景。
1993, 10(1): 139-144.
摘要:
在美国米苏里州圣路易市,有一座大桥横跨密西西比河直达对岸的依利诺艾州。这就是完成于1874年的圣路易大桥,迄今在120年后,仍承受着日益增长的铁路和公路荷载而安然无事的工作着。圣路易大桥在结构工程史上留下好几项纪录。它不但是当时最大的桥梁结构,它还是大量使用钢材的第一个结构物。它又是在桥墩施工中首先大规模利用气压沉箱的桥梁,同是还是管状构件大范围应用的第一个实例。
在美国米苏里州圣路易市,有一座大桥横跨密西西比河直达对岸的依利诺艾州。这就是完成于1874年的圣路易大桥,迄今在120年后,仍承受着日益增长的铁路和公路荷载而安然无事的工作着。圣路易大桥在结构工程史上留下好几项纪录。它不但是当时最大的桥梁结构,它还是大量使用钢材的第一个结构物。它又是在桥墩施工中首先大规模利用气压沉箱的桥梁,同是还是管状构件大范围应用的第一个实例。
