收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

空间杆系结构的弹塑性大位移分析

吴可伟  
【摘要】:近几十年,对空间杆系结构进行同时考虑几何非线性和材料非线性的分析受到众多学者关注。而如何在结构几何非线性分析的基础上考虑杆件的塑性发展是空间杆系结构弹塑性大位移分析的关键问题。目前,虽然已提出多种方法解决这个问题,但这些方法都存在一些各自的弊端。为此,本文围绕空间杆系结构的弹塑性大位移分析开展研究,基于杆件理论研究了杆件截面的弹塑性性能并推导了空间梁单元的弹塑性切线刚度矩阵。 为获得非线性问题的解答路径,本文首先回顾了结构非线性问题求解中广泛应用的柱面弧长法,建议了可以加快收敛速度的线性搜索法。随后,本文基于杆件有限元理论推导了空间梁单元的几何非线性切线刚度矩阵,并通过算例验证了该单元的可靠性。此两项工作为空间刚架结构的弹塑性大位移分析奠定了基础。 为考虑杆件的弹塑性变形并适当降低结构弹塑性分析的计算量,本文借鉴塑性铰法将杆件塑性变形集中于杆端截面的思想,假设塑性集中于单元杆端截面,而内部截面均为弹性截面。在单元两端的弹塑性截面上,将截面分割为若干小块面积,通过对小块面积弹塑性性能的分析,求出两端截面的弹塑性刚度,再将其与杆件内部弹性部分的截面刚度沿杆长进行Gauss-Lobatto积分,从而获得梁单元的弹塑性刚度矩阵。为准确分析杆端截面小块面积的弹塑性性能,基于材料非线性增量有限元法,本文推导了小面积中心点应力应变的增量本构矩阵,该本构关系考虑了材料的应变等向强化。此外,本文对材料非线性有限元分析过程中小面积可能的加卸载情况进行了详细分析,并提出了有效的应力调整算法以修正计算过程中偏离屈服面的应力值。 鉴于与空间梁单元的差异性,本文推导了空间桁架单元弹塑性切线刚度矩阵,并介绍了基于Return Mapping算法的单元内力计算方法。数值算例表明,该桁架单元模型可适用于杆件数量较多的网壳结构。 基于上述理论分析,本文以Fotran95为平台编制了空间杆系结构弹塑性大位移分析程序,该程序能够有效跟踪结构的荷载-位移全过程曲线。本文利用该程序计算了若干数值算例,并与通用有限元软件ABAQUS和ANSYS进行了计算结果的对比,验证了程序的可靠性。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 苏成;范学明;;结构稳定分析域外奇点法[J];力学与实践;2007年05期
2 袁发荣;;杆系结构的一种新解析方法[J];西安理工大学学报;1990年01期
3 吴德伦;;杆系结构非线性分析的本构函数[J];重庆建筑大学学报;1991年03期
4 薛伟辰,周氐,吕志涛;混凝土杆系结构滞回全过程分析[J];工程力学;1996年03期
5 吕恩琳,向世明;杆系结构总刚组装的一种高效并行算法[J];重庆大学学报(自然科学版);1998年06期
6 罗韧;空间杆系结构的有限元非线性分析[J];南京建筑工程学院学报;1996年04期
7 黄羚;李皓玉;向敏;;基于功能图形对象的杆系结构计算方法[J];计算机辅助工程;2008年04期
8 陶传迁;徐学燕;于琳琳;;杆系结构内力图的程序化作图方法及应用[J];力学与实践;2011年04期
9 罗韧,孙伟民;钢筋混凝土空间杆系结构的非线性计算[J];江苏建筑;1996年01期
10 刘永标;;门式钢管脚手架稳定承载力的有限元分析[J];科技致富向导;2011年09期
11 谢丽萍,焦兆平;无侧移杆系结构稳定分析的新单元[J];建筑结构;1994年07期
12 张朝阳,刘甫,任均国;基于矩阵力法的杆系结构可靠度计算方法[J];岳阳师范学院学报(自然科学版);2002年04期
13 范存新;陈家瑾;张毅;唐和生;;杆系结构多荷载识别的三角级数分析法[J];力学季刊;2008年03期
14 李波;李建营;周鑫;;空间杆系结构布局优化的能量法[J];机械设计与研究;2010年02期
15 陶传迁;徐学燕;于琳琳;李治国;;平面杆系结构内力图的程序化作图方法[J];四川建筑科学研究;2011年03期
16 陈庸;建议增加土建用的新品种型钢[J];工业建筑;1990年10期
17 赵元黎,郝红兵,宋天福;杆系结构分布载荷的计算机处理方法[J];郑州大学学报(自然科学版);1999年03期
18 楼铁炯;项贻强;郭乙木;;预应力混凝土平面杆系结构的有限元方法[J];计算力学学报;2005年06期
19 范志会;;纯余能原理在杆系大变形中的应用[J];北京交通大学学报;2006年04期
20 孔凡希;;梁柱效应对杆系结构单元刚度的影响[J];青岛理工大学学报;1987年01期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 谢艳花;邓华;包红泽;;关于构件撤除的杆系结构几何稳定性讨论[A];第十一届空间结构学术会议论文集[C];2005年
2 徐新池;岳美真;;混凝土杆系结构的简化试验分析方法——分段降刚度法[A];土木建筑学术文库(第15卷)[C];2011年
3 刘磊;许克宾;;杆系结构非线性分析中TL列式和UL列式[A];第九届全国结构工程学术会议论文集第Ⅰ卷[C];2000年
4 刘磊;许克宾;;杆系结构分析中的直梁单元和曲梁单元[A];第九届全国结构工程学术会议论文集第Ⅰ卷[C];2000年
5 王松涛;李永梅;陈向东;;桩土-杆系结构地震反应分析[A];中国地震学会第六次学术大会论文摘要集[C];1996年
6 李聚轩;龙驭球;;杆系结构的灵敏度分析与优化设计[A];第四届全国结构工程学术会议论文集(上)[C];1995年
7 高轩能;月明;邹银生;周绪红;江建;;结构稳定分析的泡函数有限元法[A];第七届全国结构工程学术会议论文集(第Ⅰ卷)[C];1998年
8 袁驷;叶康生;;从“随机”到“精确”——杆系结构振型精确计算的最新进展[A];第七届全国结构工程学术会议论文集(第Ⅰ卷)[C];1998年
9 李海旺;肖毓恺;李铁英;;焊接空心球节点钢管杆系结构杆件计算长度系数的研究[A];第五届全国结构工程学术会议论文集(第三卷)[C];1996年
10 高博青;杜文风;董石麟;;一种判定杆系结构动力稳定的新方法——应力变化率法[A];第十一届空间结构学术会议论文集[C];2005年
中国博士学位论文全文数据库 前8条
1 张宏生;杆系结构几何非线性动静态分析方法及其在塔机中的应用[D];哈尔滨工业大学;2009年
2 姜宝石;杆系结构形态创构方法研究[D];哈尔滨工业大学;2013年
3 魏巍;考虑非弹性及二阶效应特征的钢筋混凝土框架柱的强度问题与稳定问题[D];重庆大学;2004年
4 王英杰;大型机械系统复杂构件结构优化设计方法研究[D];燕山大学;2002年
5 李爽;杆系结构倒塌过程数值分析方法[D];哈尔滨工业大学;2010年
6 马洪波;随机结构可靠性分析和优化设计研究[D];西安电子科技大学;2004年
7 曹连伟;三维杆系结构回传波射矩阵法及其应用[D];同济大学;2007年
8 葛培明;改进的遗传算法及其在工程优化中的应用[D];西南交通大学;2006年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 李健文;细胞自动机在杆系结构中的应用[D];武汉理工大学;2002年
2 马洪波;基于概率的杆系结构可靠性分析及优化设计[D];西安电子科技大学;2001年
3 孙阳;基于能量方法的结构安定性分析研究[D];河海大学;2006年
4 林斯达;移动荷载作用下杆系结构内力包络图的精确计算理论[D];清华大学;2008年
5 柳锐;复杂杆系结构有限元分析系统研究与实现[D];东北大学;2011年
6 赵淑凡;铝厂钢管道支架结构参数选择及数值分析研究[D];东北大学;2006年
7 杜晓方;基于失效包络图的平面杆系结构安全评估理论[D];河南大学;2009年
8 朱南海;基于Tikhonov正则化和遗传算法的杆系结构荷载识别方法研究[D];汕头大学;2008年
9 李琦;人工神经网络在地震激励下结构动力稳定性预测中的应用[D];同济大学;2007年
10 甘志明;扣件式钢管高大模板支撑体系的施工技术与管理对策研究[D];重庆大学;2007年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978