基于平面梁单元的几何非线性分阶段成形平衡方程 被引量：16

1

作者 苑仁安 秦顺全 +1 位作者 王帆 但启联 《桥梁建设》 EI CSCD 北大核心 2014年第4期45-49,共5页

为探讨几何非线性条件下基于平面梁单元分阶段成形结构最终状态的影响因素,结合其成形特点,以结构的无应力状态为分析起点计算结构系统的总势能,根据最小势能原理,建立结构分阶段成形时不考虑其成形过程的力学平衡方程,获得结构最终状... 为探讨几何非线性条件下基于平面梁单元分阶段成形结构最终状态的影响因素,结合其成形特点,以结构的无应力状态为分析起点计算结构系统的总势能,根据最小势能原理,建立结构分阶段成形时不考虑其成形过程的力学平衡方程,获得结构最终状态与平面梁单元无应力状态量的关系,在全量列式平衡方程的基础上,推导出增量列式求解方程,并通过算例说明平衡方程的应用。对计算结果和平衡方程的分析表明:对于由梁单元组成的分阶段成形结构,当结构体系、外荷载和边界条件一定时,即使在考虑结构几何非线性效应的前提下,其最终状态的确定只与梁单元的无应力长度和无应力曲率有关,与其成形过程无关。 展开更多

关键词 平面梁单元 分阶段成形 结构最终状态 无应力状态量 几何非线性 平衡方程

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基于ANSYS二次开发的几何非线性平面梁单元 被引量：6

2

作者 邓继华 张孝振 +1 位作者 许斌林 田仲初 《应用力学学报》 CAS CSCD 北大核心 2021年第3期1161-1168,共8页

共旋坐标法(C.R法)具有在局部坐标系考虑材料非线性,通过局部坐标系与结构坐标系之间内力和切线刚度矩阵的转换矩阵来考虑几何非线性,从而实现两种非线性脱耦的优点,C.R法相对于其它非线性有限元列式而言较少运用于商业程序。本文利用AN... 共旋坐标法(C.R法)具有在局部坐标系考虑材料非线性,通过局部坐标系与结构坐标系之间内力和切线刚度矩阵的转换矩阵来考虑几何非线性,从而实现两种非线性脱耦的优点,C.R法相对于其它非线性有限元列式而言较少运用于商业程序。本文利用ANSYS平台提供的单元二次开发工具——用户可编程特性(UPFs),开发了基于C.R法的几何非线性平面梁单元,给出了详细的算法及流程,通过多个算例对本文算法及程序进行了验证。研究表明:该方法能有效利用共旋法非线性单元和ANSYS商业程序的优点,对于方框架在对边中点受一对集中力的算例1,采用二次开发的用户梁单元与beam3梁单元在每个荷载步下收敛所需的迭代次数分别为3次和6次;对于预应力钢筋混凝土悬臂梁发生大变形的算例2,上述两种单元模型进行非线性计算能收敛的预应力加载系数分别为132和128,可知本文基于共旋法得到的ANSYS二次开发用户梁单元提高了非线性计算的效率和能力,可用于平面梁结构的几何非线性分析。 展开更多

关键词 ANSYS二次开发 平面梁单元 几何非线性 共旋坐标法 有限元

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考虑材料非线性时钢筋混凝土平面梁单元刚度的计算方法 被引量：3

3

作者 李传习 李德慧 刘光栋 《长沙理工大学学报（自然科学版）》 CAS 2004年第1期34-38,共5页

在Cranston修正刚度矩阵迭代方法基础上,通过分步迭代措施和引入惩罚因子,对Cranston迭代方法进行了修正,解决了考虑材料非线性时,Cranston迭代方法计算钢筋混凝土平面梁单元的刚度有时不收敛的问题.

关键词 钢筋混凝土平面梁单元 刚度 计算方法 材料非线性 迭代方法 惩罚因子

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基于平面梁单元的几何非线性线形控制方程建立与应用 被引量：4

4

作者 苑仁安 秦顺全 喻济昇 《桥梁建设》 EI CSCD 北大核心 2022年第4期46-52,共7页

为研究几何非线性条件下分阶段成形结构平衡状态与无应力状态量的关系,定义了梁单元无应力构形及无应力状态量的概念。构建2个结构系统状态和3个单元状态,基于单元无应力状态,考虑结构几何非线性效应,利用最小势能原理建立基于平面梁单... 为研究几何非线性条件下分阶段成形结构平衡状态与无应力状态量的关系,定义了梁单元无应力构形及无应力状态量的概念。构建2个结构系统状态和3个单元状态,基于单元无应力状态,考虑结构几何非线性效应,利用最小势能原理建立基于平面梁单元分阶段成形结构线形控制方程,该方程从理论上证明了无应力状态法原理三(分阶段成形结构通过主动控制构件单元的无应力状态量,可以实现相互独立的结构内力和结构线形)在几何非线性结构中的适用性。当计算状态取平衡状态时,线形控制方程为几何线性方程,提出了单元无应力状态量的间接法求解。通过某三跨连续箱梁结构算例验证了间接法的可靠性,同时进一步验证了无应力状态法原理三在几何非线性结构中成立。 展开更多

关键词 桥梁工程 平面梁单元 几何非线性 无应力状态量 无应力构形 线形控制方程 间接法

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计入初始应变项的平面梁单元非线性刚度矩阵 被引量：5

5

作者 周水兴 陈山林 《重庆建筑大学学报》 EI CSCD 北大核心 2007年第4期70-74,94,共6页

开展平面结构几何非线性分析时经常会遇到杆件含有初始应力力或初始应变的情况。由于非线性刚度矩阵中含有节点位移,矩阵运算量大,给刚度矩阵的推导带来很大困难。根据平面梁单元几何非线性方程,采用计入初始应力和初始应变项的一般性... 开展平面结构几何非线性分析时经常会遇到杆件含有初始应力力或初始应变的情况。由于非线性刚度矩阵中含有节点位移,矩阵运算量大,给刚度矩阵的推导带来很大困难。根据平面梁单元几何非线性方程,采用计入初始应力和初始应变项的一般性线弹性应力应变关系,导出了相应的切线刚度矩阵,利用MATLAB数学工具箱,给出了含有初始应力和初始应变的所有刚度矩阵的显式表达式,为程序编制奠定了基础。 展开更多

关键词 平面梁单元 非线性刚度矩阵 MATLAB 几何非线性 应力应变关系

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一个改进的平面梁单元 被引量：12

6

作者 张元海 《计算力学学报》 CAS CSCD 北大核心 2002年第1期109-111,共3页

根据有限单元法基本原理 ,提出了一个变截面平面梁单元 ,推导了其单元钢度矩阵。这一改进的梁单元用于分析梁高呈线性变化及二次抛物线变化的矩形截面梁 ,将得到准确解。文中给出了一个变截面悬臂梁算例 ,计算表明 。

关键词 变截面梁 刚度矩阵 有限单元法 平面梁单元 矩形截面梁 悬臂梁

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平面梁单元的非节点连接方法 被引量：1

7

作者 王家林 陈山林 +1 位作者 彭凯 肖盛燮 《重庆大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第11期134-137,共4页

为了在平面梁单元范畴内解决钢筋混凝土结构的建模问题,将钢筋与混凝土视为不同的单元,在分析平面梁单元内任一点位移的基础上,根据位移协调条件,利用虚功原理建立了钢筋单元与混凝土单元不需要通过节点连接的非节点连接方法.该方法能... 为了在平面梁单元范畴内解决钢筋混凝土结构的建模问题,将钢筋与混凝土视为不同的单元,在分析平面梁单元内任一点位移的基础上,根据位移协调条件,利用虚功原理建立了钢筋单元与混凝土单元不需要通过节点连接的非节点连接方法.该方法能够比较方便地模拟工程结构中构件含加劲材料、构件截面在不同阶段变化等复杂组合和连接问题.算例考察了钢筋混凝土梁的位移和加固问题,验证了方法的可行性,演示了在使用上的便利. 展开更多

关键词 平面梁单元 虚功原理 非节点连接

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高效双非线性平面梁单元算法研究 被引量：2

8

作者 邓继华 谭平 周福霖 《应用力学学报》 CSCD 北大核心 2014年第6期916-921,997,共7页

基于随转坐标法和场一致性原则发展了一种用于结构几何与材料双非线性分析的平面梁单元算法,并编制了相应的计算机程序。在随转坐标系下计入材料非线性,采用截面纤维积分法处理任意形状的平面梁单元截面并导出截面切线刚度矩阵,并利用... 基于随转坐标法和场一致性原则发展了一种用于结构几何与材料双非线性分析的平面梁单元算法,并编制了相应的计算机程序。在随转坐标系下计入材料非线性,采用截面纤维积分法处理任意形状的平面梁单元截面并导出截面切线刚度矩阵,并利用虚功原理得到单元切线刚度矩阵,此过程无需迭代,因而使计算效率得到很大提高;几何非线性效应则通过变量在随转坐标系与结构坐标系之间的转换得以体现。用本文方法对肘式框架的几何非线性进行分析,计算结果与试验结果吻合良好;对简支梁进行分析,在只考虑材料非线性而不考虑几何非线性情况下,本文结果和已有文献结果与解析解的误差分别为1.5%和4.2%;在考虑几何与材料双非线性情况下,本文结果和已有文献结果与ANSYS程序解的误差分别为2.9%和5.9%,与已有文献结果相比,本文所得受力后期的荷载-位移曲线更接近实际情况。 展开更多

关键词 平面梁单元 有限元分析 双非线性 场一致性 随转坐标法

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对Finite平面梁单元非节点连接方法的验证 被引量：1

9

作者 朱增辉 王家林 肖盛燮 《重庆交通学院学报》 2005年第1期33-36,共4页

介绍了在Finite软件中采用的平面梁单元非节点连接方法及其应用范围.针对工程中常见的T形梁、钢筋砼梁、梁体加固问题,分别用Finite和ANSYS或解析法进行分析.通过计算结果的比较,证实了Finite中平面梁单元非节点连接方法的正确性.

关键词 平面梁单元 非节点连接 验证

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基于平面梁单元的分阶段成形结构线形控制方程 被引量：12

10

作者 但启联 秦顺全 +1 位作者 魏凯 许磊平 《桥梁建设》 EI CSCD 北大核心 2017年第4期42-47,共6页

为探讨分阶段成形结构最终目标线形与无应力状态量的关系,选择目标线形以大地坐标为参照,将外力势定义为外力相对于坐标轴的力势,以单元无应力状态作为起点计算结构总应变能。由势能驻值原理建立结构线形控制方程,该方程根据目标线形可... 为探讨分阶段成形结构最终目标线形与无应力状态量的关系,选择目标线形以大地坐标为参照,将外力势定义为外力相对于坐标轴的力势,以单元无应力状态作为起点计算结构总应变能。由势能驻值原理建立结构线形控制方程,该方程根据目标线形可以惟一确定结构中各个单元的无应力状态量,只要保证各个单元按照无应力状态量对应的单元构形进行安装,成形后的线形必将自动逼近目标线形,与具体的成形过程无关。通过数值分析表明,所建立的线形控制方程是准确可靠的,可用于分阶段成形结构的线形控制计算。 展开更多

关键词 平面梁单元 分阶段成形结构 线形控制方程 无应力状态量 无应力构形

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大转动对称平面梁单元共旋列式研究

11

作者 邓继华 陈历强 +1 位作者 田仲初 谭平 《长安大学学报（自然科学版）》 CAS CSCD 北大核心 2023年第4期60-67,共8页

针对已有研究中共旋法非线性平面梁单元存在切线刚度矩阵不对称的问题,以合理选择平面梁单元共旋坐标系的原点及坐标轴方向入手开展研究。首先,将单元共旋坐标系原点设在梁单元左右节点坐标的平均值处,轴则始终为单元左节点指向右节点... 针对已有研究中共旋法非线性平面梁单元存在切线刚度矩阵不对称的问题,以合理选择平面梁单元共旋坐标系的原点及坐标轴方向入手开展研究。首先,将单元共旋坐标系原点设在梁单元左右节点坐标的平均值处,轴则始终为单元左节点指向右节点的连线方向,该坐标系随节点的刚体转动和平动而运动,在扣除单元刚体位移的基础上计算出单元节点坐标和位移;其次,基于结构坐标系与共旋坐标系下虚功相等的原理再结合几何一致性原则,建立平面梁单元在大转动、小应变条件下具有对称性的切线刚度矩阵和节点抗力算法,结合能将荷载增量法与位移增量法统一于一体的非线性方程组求解方法开发相应计算程序,并对梁端受弯矩的悬臂梁和William肘式框架算例进行计算和对比。研究结果表明:对于前一个算例,将梁等分成20个单元,采用荷载增量法,分成10级均匀加载,得到的数值解与解析解吻合良好,即使在悬臂梁弯曲为1个圆时,两者的差别不到0.0001,完全可忽略不计;对于后一个算例,将框架每根杆件均匀划分成10个单元,在非线性方程组求解方法转换为位移增量法以后,不仅能顺利通过荷载-位移曲线的极值点,而且计算结果与William的试验结果基本一致。研究成果为平面梁结构的非线性分析提供了依据。 展开更多

关键词 桥梁工程 平面梁单元 共旋法 几何非线性 对称切线刚度矩阵 虚功原理

原文传递

基于曲率插值的大变形梁单元 被引量：6

12

作者 张志刚 齐朝晖 吴志刚 《应用数学和力学》 CSCD 北大核心 2013年第6期620-629,共10页

线性梁单元的形函数在单元大转动时会引起虚假应变,不适用于几何非线性分析。传统的几何非线性梁单元由于位移插值和转角插值的相干性,常常引起剪切闭锁等问题。该文提出了一种平面大变形梁单元,通过单元域内的曲率插值以及曲率与节点... 线性梁单元的形函数在单元大转动时会引起虚假应变,不适用于几何非线性分析。传统的几何非线性梁单元由于位移插值和转角插值的相干性,常常引起剪切闭锁等问题。该文提出了一种平面大变形梁单元,通过单元域内的曲率插值以及曲率与节点位移之间的函数关系,将单元节点力和节点位移表示为节点曲率的函数。由于曲率插值本质上是对梁的应变进行插值,保证了单元任意刚体运动不会产生虚假的节点力;且将梁的截面形心位移表示为曲率的函数,避免了传统单元中的剪切闭锁问题。因而所提方法特别适用于梁的几何非线性分析。数值算例说明了所提方法的正确性和有效性。 展开更多

关键词 曲率插值 几何非线性 平面梁单元 大变形

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多功能平面单元及其在结构分析中的应用

13

作者 张廉 凌道盛 陈云敏 《浙江水利水电专科学校学报》 1998年第1期16-21,共6页

根据梁的基本假定导出了与平面应力(应变)问题形式相同的应力应变关系,并构造了4—8节点多功能平面单元。该单元把平面应变单元、平面应力单元、轴对称单元、平面梁单元和轴对称旋转壳单元有机地结合在一起。数值算例表明,该单元具有良... 根据梁的基本假定导出了与平面应力(应变)问题形式相同的应力应变关系,并构造了4—8节点多功能平面单元。该单元把平面应变单元、平面应力单元、轴对称单元、平面梁单元和轴对称旋转壳单元有机地结合在一起。数值算例表明,该单元具有良好的数值稳定性和计算精度。 展开更多

关键词 有限单元 平面梁单元 结构分析

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多功能平面单元的研究

14

作者 张廉 凌道盛 《浙江水利科技》 1998年第4期1-3,20,共4页

根据梁的基本假定导出了与平面应力（应变）问题形式相同的应力应变关系，并构造了4～8节点多功能平面单元。该单元把平面应变单元、平面应力单元、轴对称单元、平面梁单元和轴对称旋转壳单元有机地结合在一起。数值算例表明，该单元具... 根据梁的基本假定导出了与平面应力（应变）问题形式相同的应力应变关系，并构造了4～8节点多功能平面单元。该单元把平面应变单元、平面应力单元、轴对称单元、平面梁单元和轴对称旋转壳单元有机地结合在一起。数值算例表明，该单元具有良好的数值稳定性和计算精度。 展开更多

关键词 有限元法 平面梁单元 结构分析

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基于梁段有限元法的悬索桥板桁结合型加劲梁剪力滞分析

15

作者 李磊 颜智法 车世杰 《浙江交通职业技术学院学报》 CAS 2016年第4期13-18,共6页

悬索桥板桁结合型加劲梁桥面系与主桁共同受力,桥面系剪应力沿截面横向分布不均匀,使其弯曲正应力的横向分布呈曲线性状,此即剪力滞效应。相比采用实体或板壳单元进行板结合桁梁剪力滞分析建模复杂、效率低下等问题,利用最小势能原理,... 悬索桥板桁结合型加劲梁桥面系与主桁共同受力,桥面系剪应力沿截面横向分布不均匀,使其弯曲正应力的横向分布呈曲线性状,此即剪力滞效应。相比采用实体或板壳单元进行板结合桁梁剪力滞分析建模复杂、效率低下等问题,利用最小势能原理,采用梁段有限元法的思路,以桁架梁连续化为基础,提出了一种计入剪切变形、剪力滞翘曲影响的悬索桥板桁结合桥面系加劲梁的平面薄壁梁单元,并在求解过程中考虑大变形的影响,推导了加劲梁单元刚度矩阵和几何刚度矩阵,并据此编写了计算程序。利用本程序对简支板桁结合型加劲梁和拟修建的三跨连续悬索桥的控制截面桥面板应力、主梁位移、截面有效宽度和剪力滞力矩进行了计算,并与采用板壳有限元法的计算结果进行了比较。结果表明,计算结果与板壳有限元法结果吻合较好。所建立的考虑剪切变形、剪力滞效应和大变形影响的梁段有限元法便于程序化,适用性和可扩展性强,便于工程计算使用。 展开更多

关键词 梁段有限元法 板桁结合型加劲梁 平面薄壁梁单元 剪力滞 大变形

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云阳长江公路大桥施工控制仿真斜拉索模拟分析 被引量：1

16

作者 张宝魁 马清珍 《交通科技与经济》 2007年第1期1-4,共4页

斜拉桥施工控制仿真计算,用平面梁单元模拟斜拉索单元,能够满足施工控制对索力的精度要求;同时主梁应力剔除斜拉索弯矩值的影响后,也能够满足施工控制对主梁应力精度的要求。

关键词 斜拉桥 施工控制 仿真计算 平面梁单元

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考虑主缆弯曲刚度后对悬索桥的影响 被引量：5

17

作者 曲婷 王焕定 +1 位作者 曾森 陈少峰 《低温建筑技术》 2009年第7期35-37,共3页

通过完全无弯曲刚度的链条"主缆"模型与有一定弯曲刚度的铁丝"主缆"模型的对比试验,及针对试验情况所进行的有限元分析,初步研究了考虑悬索桥主缆弯曲刚度后的影响情况。试验结果以及数值模拟计算结果均表明,随着... 通过完全无弯曲刚度的链条"主缆"模型与有一定弯曲刚度的铁丝"主缆"模型的对比试验,及针对试验情况所进行的有限元分析,初步研究了考虑悬索桥主缆弯曲刚度后的影响情况。试验结果以及数值模拟计算结果均表明,随着悬索桥跨度的增加,主缆垂跨比的减小,主缆实际存在的弯曲刚度对垂度的影响较大,如果再考虑索夹局部加强作用等的因素,则对一些悬索桥的受力和变形可能产生不利的影响,因此应该考虑主缆实际存在的弯曲刚度。 展开更多

关键词 链条主缆模型 铁丝主缆模型 悬链线单元 平面梁单元

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带旋转自由度的剪力墙元研究

18

作者 王连营 贾强 《四川建筑》 2009年第5期138-139,共2页

针对剪力墙与连梁连接,由于不同单元间自由度不协调,导致连接刚度不恰当的问题,阐述了两种带法向旋转自由度的膜单元,来解决连梁和剪力墙的连接问题。

关键词 拟协调平面元 类梁平面单元 旋转自由度

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不同计算模型的大跨连续钢桁梁桥静力性能研究

19

作者 郑德馨 《交通科技与管理》 2022年第9期178-180,共3页

文章以某公铁两用连续钢桁梁桥为研究对象,采用不同计算模型进行理论分析和现场试验相结合的方法,进行主桥成桥静力性能试验研究。采用迈达斯建立连续钢桁梁桥不同有限元模型,分别为平面杆件单元模型、平面梁单元模型、空间杆件单元模... 文章以某公铁两用连续钢桁梁桥为研究对象,采用不同计算模型进行理论分析和现场试验相结合的方法,进行主桥成桥静力性能试验研究。采用迈达斯建立连续钢桁梁桥不同有限元模型,分别为平面杆件单元模型、平面梁单元模型、空间杆件单元模型、空间梁单元模型,通过分析,得到了车辆荷载作用下的应力测试截面,确定了静载试验测试内容及试验测点布置位置。对不同计算模型的计算值和现场采集数据结果进行综合对比分析。 展开更多

关键词 连续钢桁梁桥 平面杆件单元 平面梁单元 空间杆件单元 空间梁单元

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