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《昆明理工大学》 2010年
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虚拟层合单元在稳定型悬索桥分析中的应用

杨鹏  
【摘要】:本文用虚拟层合退化梁、板单元对稳定型悬索桥进行静动力分析。虚拟层合单元突破了传统有限元对于不同材料、构件须采用不同单元的限制,对于悬索桥的索塔、加劲梁等复杂结构,能用较少的单元进行模拟,并且仍能够仔细反映其内部各个构件的力学特征、几何尺寸、所在空间位置以及其对系统刚度、质量的贡献,实现了用微机进行悬索桥空间非线性分析。另外,虚拟层合单元保留了有限元法所具有的灵活性与程序统一性特点,可以适用于任意形状、任意内部构造、任意边界与载荷的结构系统分析,是一种非常适于复杂空间结构分析的有限元方法。 本文以墨江桥为工程背景,利用自行编制的虚拟层合单元程序,对全桥的受力特性进行分析。主要工作和成果如下: 1,回顾了中外悬索桥的发展历程,介绍了稳定型悬索桥的特点。分别阐述了悬索桥的三种设计计算理论。由于悬索桥具有强烈的几何非线性,在有限元中必须加以考虑,本文采用了Total-Lagrange增量解法。 2,介绍了虚拟层合单元相关理论。根据虚拟单元法的思想,构造了虚拟三维层合板壳单元、虚拟三维层合梁单元,借助有限元语言及FEPG系统,开发了vbeam、vshell程序,并通过经典算例验证了程序的正确性。 3,在稳定型悬索桥有限元分析中首次引入虚拟层合单元法。利用单元内部可分层分段,避免了传统有限元对于不同材料、构件须采用不同单元的限制,使得桥梁的空间结构分析变得方便可行。 4,对于求解土木工程这一类单元数多、且具有复杂空间结构的有限元分析问题,虚拟层合单元法的引入将有效地减少单元数目,提高计算效率。 5,根据墨江桥的实际情况建立稳定型悬索桥模型,在四种工况载荷作用下,利用自行编制的程序计算桥的位移、构件的内力、应力等。对计算结果进行分析总结,给出了稳定型悬索桥的受力特性。最后,为了给动力分析做准备,本文对桥梁进行了模态分析。 本文对稳定型悬索桥所做的静动力研究所得出的结论,可供稳定型悬索桥设计时参考。
【学位授予单位】:昆明理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2010
【分类号】:U441;U448.25

【参考文献】
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