拟协调四节点板弯曲单元在薄板振动分析中的应用

本文以文〔１〕构造的拟协调板弯曲单元为基础，横向剪切应变假设中采用沿厚度二次分布，将其应用于薄板固有振动分析，求解前ｎ阶固有频率，结果表明该单元具有良好的数值特性。     

外伸式端板连接型钢-混凝土组合节点恢复力模型研究

通过对7个外伸式端板连接蜂窝钢梁-复合焊接环式箍筋混凝土柱节点组合试件进行低周反复荷载作用下的拟静力试验,分析了不同的螺栓数量、直径以及不同排列方式下节点的抗震性能,建立了该种组合节点的恢复力模型。试验结果表明:螺栓数目多、直径大的试件,抗震性能好;8个螺栓排成四行两列的节点为最合理的节点形式;建议的恢复力模型骨架曲线与试验骨架曲线符合较好,可供外伸式端板连接型钢梁-混凝土柱组合节点组成框架结构的弹塑性地震反应分析参考。     

轨道约束对简支梁桥弹塑性地震反应的影响

结合高速铁路多跨简支梁桥及轨道系统的特点,建立了考虑钢轨、轨道板、轨道扣件摩擦以及桥梁结构的线桥一体化模型,采用非线性时程反应分析研究了轨道约束系统所选桥跨桥墩的弹塑性地震反应影响。结果表明:对相邻墩高相差较大的多跨简支梁桥,轨道约束系统对桥墩的弹塑性地震反应影响较大。建议对此类桥梁应采用线桥一体化模型进行弹塑性地震反应分析。     

板式橡胶支座梁桥横向抗震加固研究

针对汶川地震中板式橡胶支座梁桥梁体横向移位严重的震害现象,提出了在原约束体系基础上增设X形板弹塑性挡块的抗震加固设计方法。以一座典型板式橡胶支座简支梁桥为研究对象,建立了可合理模拟支座滑动效应、挡块力学性能和墩柱滞回性能的全桥精细化有限元数值模型。选择国内外实际地震动进行横桥向非线性地震反应分析,研究了梁体与钢筋混凝土挡块横向间隙、X形板弹塑性挡块力学性能等两大参数对抗震加固效果的影响。研究表明:钢筋混凝土挡块与梁体间可预留一定横向间隙,X形板弹塑性挡块屈服强度可控制为上部结构恒载反力的5%;与抗震加固前相比,抗震加固设计能有效控制墩梁相对位移,同时减小桥墩结构地震反应,显著提高桥梁结构抗震性能。     

横向钢梁空间约束作用对钢框架-混凝土核心筒结构弹塑性地震反应的影响

本文基于文献[5]建立的钢框架-混凝土核心筒混合结构弹塑性地震反应的拟三维分析模型,进一步考虑钢框架和核心筒之间横向梁的空间扭转作用,讨论了横向梁空间约束作用对钢框架-混凝土核心筒混合结构弹塑性地震反应的影响。算例分析表明:进一步考虑横向梁的空间扭转作用后所得的楼层位移和层间位移角比只考虑竖向作用所得的值偏大,可见,采用考虑横向梁空间竖向和扭转约束作用的拟三维分析方法更合理。     

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。     

锚定板浅基础桥台抗震性能参数影响分析

基于浅基础桥台震后调查得到的破坏特点,参考锚定板挡土墙,设计出一种锚定板浅基础桥台。通过拟静力试验与有限元软件ABAQUS研究其抗震性能,探讨钢绞线直径、锚定板布置类型、锚定板面积与台背面积比值、台背填土弹性模量和钢绞线长度变化对结构抗震性能的影响规律。结果表明：有锚定板参与时桥台承载能力有明显提升,耗能能力增强;结构破坏主要由土体失效与钢绞线断裂引起,桥台与锚定板未发生破坏;在一定范围内增大钢绞线直径可以显著提升结构的承载能力,减缓刚度退化;提升台背填土弹性模量可以增加桥台承载能力;锚定板布置方式的改变基本不影响桥台承载能力;锚定板面积与台背面积比值较大时结构初始承载能力较强,但后期刚度退化较快;满足设计要求后钢绞线的长度不宜过大。     

板内块体的刚性弹塑性运动模型与中国大陆主要块体的应变状态

建立了板内块体的刚性弹塑性运动应变模型，并对其进行了块体应变参数唯一性与速度残差中误差最小检验．根据中国大陆及周围地区的速度场，估计了8个块体的应变参数，分析了这些块体的应变状态．本文估计的各个块体的应变状态与地质学、地球物理学方法估计的结果具有很好的一致性．由喜马拉雅块体主压应变方向估计的印度板块向欧亚板块碰撞力的主方向为北东7.1．      

预应力管式空心板柱结构抗震性能试验研究

通过一四层无粘结预应力现浇混凝土空心板柱结构的1/4比例模型的模拟地震振动台试验,对其在弹性和弹塑性阶段的抗震性能以及在El Centro地震动不同峰值加速度作用下的地震反应和受力过程进行了研究.对无黏结预应力现浇混凝土空心板柱结构的破坏形态、滞同性能、骨架曲线、恢复力模型、延性、刚度退化、耗能能力进行了比较深入的分析...     

长应力波对于深部隧道衬砌的作用

应力波与隧道衬砌的相互作用问题为岩石力学的一个十分复杂的问题,到目前为止还没有得到圆满的解决。对于考虑介质与结构弹塑性性质的课题,解析解更难以求得。研究表明长波与深地下硐室的作用问题可以用拟静法解答。本文用拟静法研究了考虑岩体塑性性质时长纵波与地下硐室的相互作用问题。并获得了确定长应力波对于隧道支护作用的解析解。     

钢结构建筑钢板外部震动下承载力有限元分析

传统钢结构建筑钢板外部震动下承载力分析方法,是基于总体钢板结构以及受力特征,获取载荷同振动频率间的关系,实现承载力的分析,并未对钢板同混凝土间的应力-应变关系进行分析,导致分析结果存在较高的偏差。提出新的钢结构建筑钢板外部震动下承载力有限元分析方法,将钢结构建筑钢板横截面简化成混凝土的矩形截面和波纹钢板的工字形梁截面,采用ANSYS有限元软件中的CONTACI2接触单元仿真分析钢板同混凝土两者的影响,分析混凝土及钢板的应力-应变关系、界面模块的应力-滑移关系,采用力平衡迭代法获取外部震动下钢板荷载增量;在上述基础工作上采用有限元软件,对外部震动下钢结构建筑钢板实施有限元接触单元建模及承载力分析。实验结果表明,该方法能够实现钢结构建筑钢板外部震动下承载力有限元分析,并且分析结果具有准确性高和效率高的优点。     

Free vibration and transient response of thick and thin plates using the finite element method

An isoparametric quadrilateral plate bending element is used for the free and forced vibration analysis of both thick and thin plates. Plates of rectangular, circular and triangular planform are analysed and excellent results are obtained. The element performance is assessed by comparison with analytical solutions based on Mindlin's thick plate theory, three-dimensional elasticity solutions and solutions based on thin plate theory.     

基于修正πHW变分有限元板分析列式

本文讨论了基于修正πＨＷ变分的杂交应变板弯曲单元的分析模式，考察了该单元的数值性能，并分析了薄板自锁问题和板的振动问题。     

P波入射时含圆柱形空腔板弹性波散射与动应力集中

采用波函数展开法给出了板的横截面处孔洞在平面P波入射下动应力集中问题的解。本文使用大圆弧假定法来满足板中的自由表面的边界条件。数值结果表明,上表面和孔洞间的距离与下表面和孔洞间的距离都对结果有影响。如果孔洞半径相对板的厚度很小,解近似等于孔洞全空间解。所给出的解是半解析解。因此能被用来验证诸如BEM,FEM,FDM等数值法。     

中国东部地区地震活动与构造应力场关系的有限元数值模拟

运用有限元数值模拟方法结合板块构造边界条件和板内构造分布特征对中国大陆东部地区的基本构造应力场进行数值模拟,根据研究区受周边板块作用的情况分析板块边界作用力的变化对内部应力场的影响。对比有限元数值模拟结果解释了中国大陆东部地区地震活动空间分布的特点。     

Dynamic plate-soil interaction - finite and infinite, flexible and rigid plates on homogeneous, layered or Winkler soil

An integral method to calculate the solution of a homogeneous or layered soil due to a harmonic point load is described. An infinite plate at the surface of the soil can be introduced in this integration in wavenumber domain, too. Finite structures on the soil are calculated by a combined finite element and boundary element method, which makes use of the point load solution of the soil. The compliance functions for a vertical point load and some vibration modes are calculated for realistic parameters of the plate and the soil and for a wide range of frequencies. The influence of the stiffness of the soil and the foundation is investigated, showing that the soil mainly affects the low-frequent response whereas the structural properties are more important at higher frequencies. A rigid approximation of flexible plates is only found at low frequencies, if the elastic length is used as the radius of a rigid disk. At higher frequencies, a characteristic behaviour of the flexible plate of approximately is observed, what is in clear contrast to the compliance of rigid foundations. A plate on a visco-elastic support (Winkler soil) shows similar displacements as a plate on a homogeneous half-space, but the maximal stresses between the plate and the soil are considerably smaller which is found to be more realistic for a plate on a layered soil. For practical applications, a normalized diagram and some explicit formulas of the exact and the approximate solutions of an infinite plate on a homogeneous half-space are given, which is a useful model to represent the soil-structure interaction of flexible foundations.     

用广义协调元分析复合式多层无孔和开孔矩形薄板的振动

复合式多层无孔和开孔矩形薄板是桥梁结构和建筑等结构中的最重要的组成部分。当研究它们的振动问题时,用解析法求解自振频率十分困难,而采用通用的有限元法求解自由度数目多,收敛也比较慢。本文利用三角形薄板广义协调元分析了复合式多层四边简支、四边固定无孔和开孔矩形薄板的自由振动,求出了前几阶频率系数,其结果与用ANSYS软件算出的结果基本接近,当为单层无孔和开孔板时,与文献[8]的结果完全相同,且与文献[10]的解析解吻合较好,证明了本文理论推导及程序编制的正确性,表明广义协调元与有限元相比具有自由度少、精度高、程序简便以及收敛快等优点。     

开洞薄钢板剪力墙低周反复荷载试验研究

薄板墙的滞回曲线在零位移附近有零刚度现象,存在明显的捏缩效应,常规方法是直接采用中厚板或通过强大的加劲体系将薄板转化成中厚板,但这将降低薄板墙的经济性。通过两片开洞薄钢板墙低周反复荷载试验,系统地研究了开洞钢板墙的破坏过程和破坏机理,得到了承载力,侧移刚度,延性和耗能能力等指标。试验结果表明,开洞钢板墙有较高的承载力和侧移刚度,延性和耗能能力很好。开洞不仅可以满足门窗洞口等建筑需求,而且可以减小内填板宽度,调节内填板与框架的刚度比,避免薄板墙的捏缩效应,使构件有更高的安全储备,开洞钢板墙是一种理想的水平抗侧力构件。     

高层钢板剪力墙结构底部加强层抗震性能分析

采用非线性有限元软件Msc．Marc对高层钢管混凝土组合框架-钢板剪力墙结构底部四层两跨未加劲薄钢板墙模型进行了推覆分析与滞回分析。计算结果表明,组合钢板剪力墙结构具有良好的延性及稳定的滞回性能,结构进入弹塑性阶段后钢板墙的拉力带方向与CAN／CSA S16—01（2001）推荐公式吻合良好。根据分析结果,比较了不同分析类型及不同钢板墙厚度的影响。研究发现,考虑钢材强化及包辛格效应后,结构滞回分析的极限承载力将小于推覆分析的极限承载力;随着钢板墙厚度的增大,结构的弹塑性屈曲模态由局部屈曲向整体屈曲过渡;在罕遇地震作用下,钢板墙结构的底层边缘约束柱将产生较大的轴拉力,甚至被拉断而导致结构整体破坏。