半刚性连接焊接空心球网壳弹塑性分析的短杆模型

提出了一种考虑焊接空心球节点半刚性网壳弹塑性分析的"短杆模型",即采用等效短杆模拟焊接空心球节点,通过对质量、横截面积及惯性矩的折算来模拟球的质量及初始刚度,并利用自定义PMM塑性铰模拟焊接空心球节点塑性工作阶段随轴力变化的弯曲刚度。在SAP2000有限元软件中实现了该计算模型的导入,并通过算例证明了采用该模型进行弹塑性分析的可行性。"短杆模型"适用于半刚性连接焊接空心球网壳的静动力弹塑性分析,借助它可以更准确地分析半刚性连接焊接空心球网壳塑性阶段的真实反应和实际工作性能。     

节点刚度对单层柱面网壳地震响应及内力的影响分析

论文首先采用壳单元Shell163建立了单层柱面网壳模型,同时利用壳单元模拟了焊接空心球节点,并通过计算验证了模拟方法的合理性。然后,通过调节空心球节点的厚度,考察了节点刚度变化对单层柱面网壳地震响应的影响,分析结果表明,在强震作用下节点刚度变化对网壳节点响应与杆件内力的影响均较大,建议在进行此类结构的动力分析时考虑节点刚度的影响。     

集中塑性铰在网壳弹塑性地震响应中的应用

运用SAP2000分析设计软件和集中塑性铰理论,对现有振动台试验模型进行弹塑性时程模拟分析,通过试验与模拟分析对比,验证集中塑性铰理论在空间网格结构弹塑性地震响应分析中的适用性。分析中考虑几何和材料双重非线性影响,获得了节点位移响应、杆件塑性铰的分布特征、结构的整体变形及失效形态。振动台试验与模拟分析均表明:单层网壳试验模型在地震作用下的破坏始于支座附近及靠近肋杆的斜杆杆件端部,最终破坏是由网壳模型底部第一圈、第二圈结构杆件动力失稳破坏引起的,模型底部第一圈、第二圈大部分杆件经历了失稳或较大塑性变形,部分杆件达到极限强度与节点拉脱,使结构整体向下凹陷;采用集中塑性铰方法模拟杆系结构的动力弹塑性性能与振动台试验结果基本吻合,较适用于空间杆系结构地震下的弹塑性性能评定,且易被工程师掌握。     

基于子模型法的钢桁桥整体节点动力响应分析

以新建铁路铜九线鄱阳湖特大桥钢桁桥段为背景,研究了考虑局部细节特性的焊接整体节点在移动列车荷载作用下的动力响应。在对整体有限元模型进行分析的基础上,应用壳到体子模型法对该桥焊接整体节点进行了瞬态有限元分析,获得了局部细节处的应力时程。对结果的分析表明,箱形下弦杆与节点板连接处、整体节点板几何形状突变处和右斜腹杆与节点板连接处,在满载列车作用下,最大应力幅均超过相关疲劳试验给出的疲劳容许应力幅,可能在使用期间发生疲劳破坏。     

强震下四边钢柱支承单层柱面网壳弹塑性地震响应研究

采用集中塑性铰理论和SAP2000结构分析软件,对某体育练习馆（钢柱周边支承单层柱面网壳）整体结构进行了强震下弹塑性地震响应分析。分析中考虑了几何和材料双重非线性影响,获得了节点位移响应、杆件塑性铰的分布特征和结构的整体变形与失效形态,并评定了整体结构在强震下的极限承载力与失效类型。结果表明：该结构在强震下的失效界限地震加速度峰值为1260gal,最大竖向变形为短向跨度的1/163,满足＂避难与救灾建筑结构＂的抗震性能设防要求;结构的失效类型为动力失稳破坏,临界失效时出现塑性铰的杆件较少,结构塑性发展程度不充分;由整体稳定控制的单层柱面网壳在满足稳定承载力的要求下具有较大的抗震潜能。     

单层柱面网壳弹塑性地震反应特征

本文对网壳结构的弹塑性抗震性能进行了探讨。根据结构弹性有限元理论，结合网壳结构受力特点，推导出网壳结构单元的弹塑性矩阵表达式。然后对单层柱面网壳结构的弹塑性地震反应进行了具体分析，给出了节点位移和杆件应力变化规律，并讨论了矢跨比变化对网壳弹塑性性能的影响，从而揭示出这类网壳的弹塑性地震反应特点。     

短肢剪力墙损伤累积力学模型

根据短肢剪力墙受力损伤及破坏的特点和规律,提出了墙端有限塑性域和墙端有限损伤域的概念.利用墙条纵向协调与横向组合和墙条在材料层次上的本构关系,建立了短肢剪力墙考虑地震损伤累积的单元力学模型.推导出了短肢剪力墙考虑损伤累积的墙元柔度矩阵,并根据该模型编制了基于柔度法弹塑性纤维单元的非线性有限元分析程序.通过算例分析得出了比较理想的结果,说明方法应用的可行性.     

钢筋混凝土平面框架结构拟动力有限元分析

采用ABAQUS软件建立2层1榀1跨钢筋混凝土平面框架结构的三维实体精细有限元模型进行拟动力分析,模型考虑混凝土的塑性损伤和钢材的弹塑性混合强化性质、结构阻尼和连续地震引起的塑性损伤累积效应。在位移、恢复力的计算结果与已有拟动力试验结果符合较好的基础上,进一步分析该平面框架的结构损伤、塑性耗能分配机制以及混凝土、钢筋的应力-应变。结果表明:小震、中震作用下,平面框架结构基本处于弹性阶段,大震作用时进入塑性阶段;地震往复作用使梁柱节点处混凝土比柱底更容易压碎,1层梁比2层梁更容易破坏;梁的塑性耗能占比远远大于柱,该框架为典型的"强柱弱梁"结构体系;采用的建模分析方法能有效反映结构的损伤过程,可方便地用于实际工程的抗震性能评估。     

某新型梁柱节点的装配式钢筋混凝土框架结构基于性能的抗震设计研究

在一种新型无黏结预应力装配式混凝土梁柱框架节点抗震性能试验基础之上，使用基于位移的抗震设计方法对新型框架节点的无黏结预应力装配式钢筋混凝土框架结构进行整体抗震设计研究。首先使用有限元软件sap2000进行预应力三维结构设计并建立相应的有限元模型，同时建立该梁柱节点的梁恢复力模型，进而实现自定义塑性铰本构关系研究该装配式框架结构。使用pushover分析去表征结构的抗震性能，对比研究不同目标位移下的相应性能水平要求。通过施加Y方向均匀分布荷载对结构进行弹塑性推覆分析，对结构的层间位移角、破坏机制进行分析讨论。结果表明：按照"功能良好""生命安全""防止倒塌"三水平的设计均达到预期结果，各层层间位移角和薄弱层的性能均能满足规范的相应要求。并选用三条地震波对结构进行弹塑性动力时程分析，表明基于该新型梁柱节点的装配式结构在基于位移的抗震设计中可以较好满足相关抗震性能水平要求。     

钢筋混凝土框架中节点受剪性能计算的改进拉压杆模型

梁柱节点是框架结构中承受和传递荷载的关键部位。框架节点抗震性能试验研究表明,高剪应力的作用下,节点核心区通常产生显著的非弹性剪切变形。采用数值模拟研究钢筋混凝土梁柱节点抗剪性能时,正确地计算节点核心区剪应力-剪应变关系是有限元分析成功实施的关键。基于梁柱节点抗震性能试验中节点核心区的受力变形特征,提出了基于变形的改进拉压杆模型,推导了节点剪应力-剪应变(■-γ)关系曲线的计算方法。以多组梁柱节点低周反复加载试验结果为依据,对比分析斜压杆模型与基于变形的改进拉压杆模型的计算结果,校核了基于变形的改进拉压杆模型计算准确性和适用性。结果表明：与斜压杆模型相比,基于变形的改进拉压杆模型能有效预测钢筋混凝土框架中间层中节点的■-γ骨架曲线,能较准确地计算节点峰值剪应力。     

混凝土框架中间节点改进斜压杆模型及定参方法

采用斜压杆模型计算钢筋混凝土框架中间层中节点的抗剪承载力或节点核心区的剪应力-剪应变关系具有构形简单、计算方便的优势。斜压杆模型的关键问题之一是斜压杆横截面尺寸的确定。针对现有斜压杆模型一般不考虑节点核心区混凝土斜压杆在受力过程中存在的应力扩散现象,或仅考虑单方向应力扩散的不足,本文在有代表性的斜压杆模型基础上,提出了考虑斜压杆双向应力扩散影响的改进斜压杆模型,建议了考虑节点轴压比、剪压比、配箍率和梁柱宽度比影响的斜压杆应力扩散长度系数确定方法,并采用多个梁柱组合体抗震性能试验结果对该改进模型进行了校核。结果表明,该改进斜压杆模型能更有效地预测节点的剪应力-剪应变骨架曲线。     

上海浦东国际机场T2航站楼弹塑性时程分析

上海浦东机场T2航站楼结构为复杂大跨混合结构,本文采用NosaCAD2005有限元程序建立结构分析模型,模型主要由非线性杆单元组成,包括梁、柱和二力杆单元,梁、柱采用三段变刚度杆模型,以受弯为主的梁单元截面弯矩-曲率关系采用二折线和三折线模型,柱和二力杆截面采用纤维模型。通过多遇和罕遇烈度下的弹塑性时程分析,研究了该结构的变形、内力、破坏情况的发展历程。计算结果表明,该结构可以满足"小震不坏,大震不倒"的设防要求。     

隧道开挖有限元模型合理尺寸的选择

借助ANSYS有限元分析软件,采用弹塑性方法及Drucker-Prager屈服准则,利用开挖卸荷等效节点力原则,进行隧道二维平面应变模拟。同时,对不同模型尺寸下围岩的应力、变形结果进行对比分析。通过研究分析,确定有限元数值分析时合理模型尺寸,得到有益的结论,并为有限元模拟提供有意义的借鉴。     

T形短肢剪力墙弹塑性模型及地震反应分析

根据短肢剪力墙结构的受力和变形特点,对多竖直杆模型进行了改进,建立了截面位移模型,摒弃了杆模型平截面假定的限制,有效地考虑了剪滞效应和翼缘的影响。利用变分原理导出了T形短肢剪力墙的空间单元刚度矩阵,研制了弹塑性时程分析程序,并输入三种不同的地震动进行了算例分析,计算结果表明,短肢剪力墙结构抗震性能较好,适合于在地震区推广使用。     

RC框架节点的弯矩-滑移转角恢复力模型

本文提出了框架结构梁端纵向受力钢筋在节点中锚固滑移所产生的附加转角的简化计算模型，并在梁柱组合件试验所获得的杆端弯矩—滑移转角滞回曲线基础上建立了杆端弯矩—附加滑移转角恢复力模型。该恢复力模型包括一条基于计算的双线型骨架曲线和一系列基于试验现象的滞回规则。计算结果与试验结果的比较表明，本文提出的杆端弯矩—附加滑移转角恢复力模型可以较好地反映试件的滞回性能，可供框架结构弹塑性地震反应分析时参考。     

混凝土框架柱塑性铰区抗剪性能非线性有限元分析

为保证框架柱端塑性铰达到预期的塑性转动之前,柱端塑性铰区不出现剪切破坏,结合框架柱塑性铰区抗剪承载力的试验研究,利用ANSYS对10个框架柱构件塑性铰区的抗剪性能进行了非线性有限元分析;有限元模型中混凝土采用SOLID65单元,钢筋采用LINK8单元,分离式建模,施加约束时将试验构件上梁上端表面的所有节点在竖直方向耦合,以保证塑性铰出现在柱端;计算了10个构件的骨架曲线,框架柱塑性铰区弹性工作阶段、带裂缝工作阶段和破坏阶段的应力云图和破坏时的裂缝分布图,将以上计算结果与试验结果进行了对比,数值计算结果和试验结果符合良好,验证了有限元模型建立的准确性,所建模型可为今后同类问题的非线性有限元计算提供参考。     

焊接残余应力对铁路钢桥焊缝区域危险点列车振动动应力影响的研究

本文研究了焊接残余应力对铁路钢桥焊缝区域危险点列车振动动应力的影响.文中,以铜九线鄱阳湖铁路钢桁架桥梁为研究背景,采用符合电弧焊的双椭球热源模型,模拟出桥梁焊缝区域的焊接残余应力分布情况;旧时叠加上铜九线鄱阳湖铁路钢桁架桥与焊缝节点连接的构件在列车过桥时的实测动应力,并将其施加在桥梁节点精确有限元模型上,分析得出在不同...     

新型摩擦“塑性铰”构造的抗震性能研究

提出了一种安全性高、成本低的新型摩擦"塑性铰"构造的概念和几何设计,以实现精准耗能和大震可修的延性设计抗震目标。以钢结构梁柱延性节点的设计理论为基础,推导了该构造的力学性能理论和工作机制,并应用于钢框架结构进行了静力弹塑性分析。通过ABAQUS有限元软件建立了5个工况的数值分析模型,进行了有限元模型的循环往复位移荷载分析,探究了新型摩擦"塑性铰"构造的抗震性能。结果表明:该构造模型仅发生了抗剪螺栓的剪切破坏,可实现其精准耗能和结构的快速修复;具有较好的转动性能,满足层间位移角要求;摩擦耗能随着旋转加载螺栓预应力和摩擦系数的增大而增大,其滞回曲线较饱满,延性系数较大,具有较好的抗震性能;理论分析和有限元分析的承载力基本吻合,分别为15.92 kN、15.84 kN;抗剪螺栓的剪切和纯摩擦耗能两阶段的等效粘滞阻尼系数分别为0.318、0.671,纯摩擦耗能阶段的耗能能力较好。在钢框架中摩擦"塑性铰"的形成与发展符合抗震性能要求,Pushover分析可作为结构抗震性能评估的有效方式。     

基于非曼辛准则的土动弹塑性模型

本文基于非曼辛准则提出了两个土动弹塑性模型。在模型中引进了两个模型参数ｎ１，ｎ２，改进了土弹塑性模型的构成方法。给出了在等幅动荷载作用下及非规则荷载作用下这两个参数的确定方法。将本文提出的两个土动弹塑性模型用于土层弹塑性地震反应分析，并与通常采用的等效线性模型的地震反应分析结果做了比较。     

圆钢管KY型相贯节点承载力性能研究

采用有限元数值分析方法,对东莞市塘厦体育中心钢屋盖相贯KY型节点的受力性能和破坏模式进行了研究,并将有限元计算与已有试验结果进行了比较.分析结果表明:节点极限承载力都能达到设计荷载水平的2倍以上,节点具有较大的安全储备,但节点区域受力复杂,应力集中比较明显,弦杆与腹杆相贯区域是节点的薄弱部位.KY型节点的破坏模式有四种:受拉腹杆端部连接焊缝断裂破坏;受压腹杆端部局部屈曲破坏;受拉腹杆端部焊缝断裂与受压腹杆端部局部屈曲联合破坏;弦杆管壁局部屈服破坏.