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基于静力凝聚的高精度变截面梁单元及其几何非线性分析研究 被引量:6
1
作者 孟丽霞 陆念力 王佳 《工程力学》 EI CSCD 北大核心 2013年第10期257-263,共7页
基于Euler-Bernoulli梁单元基本假定,通过静力凝聚获得截面特性沿单元轴向连续变化的变截面梁单元高精度刚度矩阵,并提出一种基于随动坐标法求解变截面梁杆结构大位移、大转动、小应变问题的新思路。首先依据插值理论和非线性有限元理... 基于Euler-Bernoulli梁单元基本假定,通过静力凝聚获得截面特性沿单元轴向连续变化的变截面梁单元高精度刚度矩阵,并提出一种基于随动坐标法求解变截面梁杆结构大位移、大转动、小应变问题的新思路。首先依据插值理论和非线性有限元理论推导出三节点变截面梁单元的切线刚度矩阵,然后使用静力凝聚方法消除中间节点自由度,从而得到一种新型非线性两节点变截面梁单元。结合随动坐标法,在变形后位形上建立随动坐标系,得到变截面梁单元的大位移全量平衡方程。实例计算表明,该新型变截面梁单元具有较高的计算精度,可应用于变截面梁杆系统大位移几何非线性分析。 展开更多
关键词 有限单元法 变截面梁单元 静力凝聚 随动坐标法 几何非线性
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考虑剪切变形的变截面欧拉梁单元刚度矩阵 被引量:4
2
作者 张军锋 李杰 +2 位作者 尹会娜 陈淮 叶雨山 《结构工程师》 北大核心 2020年第2期43-50,共8页
ANSYS中的Beam44单元是考虑剪切变形的变截面欧拉梁单元,为明确其单元刚度矩阵推导方法,以形函数为基础,根据虚功原理,系统给出了考虑剪切变形的变截面欧拉梁单元刚度矩阵推导过程。以矩形、圆形、圆环和箱形截面梁为例,经与ANSYS中Bea... ANSYS中的Beam44单元是考虑剪切变形的变截面欧拉梁单元,为明确其单元刚度矩阵推导方法,以形函数为基础,根据虚功原理,系统给出了考虑剪切变形的变截面欧拉梁单元刚度矩阵推导过程。以矩形、圆形、圆环和箱形截面梁为例,经与ANSYS中Beam44单元刚度矩阵对比,明确了其单元刚度矩阵的推导方法、相关假定和使用要求。研究发现:变截面欧拉梁因形函数本身的近似性和截面参数随截面位置变化的复杂性,难以给出普适性的单元刚度矩阵理论表达式。ANSYS对Beam44单刚矩阵推导时,采用了以下3种处理方式以简化计算:采用与等截面梁相同的厄米特形函数,在纯弯模式单刚矩阵的积分计算中对几何矩阵和截面参数分别积分,不考虑截面剪切系数k随截面位置的变化,由此所得单刚矩阵形式与等截面梁Beam4一致。ANSYS对Beam44单元所给等效截面参数,如面积、抗扭惯矩和抗弯惯矩的表达式,源于梁单元两端截面形状为相似形且截面尺寸随杆件线性梯度变化的情况,应用于其他情况时会与理论值有一定偏差。由此可知,在使用Beam44单元时为提高计算精度,应尽量减小单元长度来控制两端截面参数比值,同时对剪切系数k宜取单元中截面的k值或左右截面的均值。 展开更多
关键词 变截面梁 欧拉梁 单元刚度矩阵 剪切变形 等效截面参数
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楔形变截面钢-混凝土组合梁弯曲和自由振动的求积元分析 被引量:4
3
作者 申志强 夏军 +2 位作者 吴克刚 胡其高 程盼 《国防科技大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第1期42-48,共7页
基于改进的Newmark组合梁模型和平面应力模型分别建立考虑界面滑移的楔形变截面钢-混凝土组合梁的一维和二维求积元单元。对组合梁的弯曲、自由振动问题进行计算分析,将两类单元的计算结果进行比较和讨论。结果表明,对于工程结构中常见... 基于改进的Newmark组合梁模型和平面应力模型分别建立考虑界面滑移的楔形变截面钢-混凝土组合梁的一维和二维求积元单元。对组合梁的弯曲、自由振动问题进行计算分析,将两类单元的计算结果进行比较和讨论。结果表明,对于工程结构中常见的楔形变截面组合梁的弯曲问题,可以采用自由度较少,计算成本较低的一维模型;对于自由振动问题,一维模型可以较为准确地描述一阶振动模态;若需对高阶振动模态进行分析,可选用更为准确的二维模型。 展开更多
关键词 楔形变截面组合梁 界面滑移 弯曲 自由振动 求积元
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圬工拱形建筑结构的有限元分析
4
作者 董秀丽 谷黎明 《建筑结构》 CSCD 北大核心 1998年第9期30-31,45,共3页
采用较为简单的梯形梁单元分析圬工拱形建筑结构受荷载作用的力学性能.通过选代法能预测每一荷载水平下结点位移的变化.分析结果收敛性较好,与实验结果比较精度满足要求.
关键词 圬工拱 梯形梁元 有限元分析 建筑结构
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Concept modeling of tapered thin-walled tubes 被引量:1
5
作者 Michael L.DAY 《Journal of Zhejiang University-Science A(Applied Physics & Engineering)》 SCIE EI CAS CSCD 2009年第1期44-53,共10页
This paper presents a method to create concept models for the tapered thin-walled tubes using beam elements and spring elements.Developed concept tapered beam models with different taper angles and cross sections are ... This paper presents a method to create concept models for the tapered thin-walled tubes using beam elements and spring elements.Developed concept tapered beam models with different taper angles and cross sections are compared with those detailed models through impact analyses.Important crash results are recorded and compared,and the relatively good agreement is achieved between these analyses.Concept modeling steps are illustrated in detail,and a general concept modeling method for such thin-walled tubes is summarized and presented. 展开更多
关键词 tapered tube Concept model Axial crushing Impact analysis beam element Spring element
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楔形工字梁抗剪极限承载力试验研究 被引量:2
6
作者 郑悦 童根树 金阳 《工程力学》 EI CSCD 北大核心 2012年第8期269-275,共7页
该文介绍了楔形变截面工字钢短梁的抗剪承载力试验,与有限元结果进行了对比,提出了将楔形变截面梁的承载力按等截面梁的承载力乘以楔率折减系数的计算方法,与试验和扩充的有限元计算结果对比表明:公式有很好的精度。
关键词 剪切屈曲:屈曲后强度 变截面梁 抗剪承载力 有限元
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风电偏变驱动器设计中的齿轮轴轴承校核问题研究 被引量:2
7
作者 徐雁波 郭媛媛 贾松阳 《机电工程》 CAS 北大核心 2021年第9期1160-1166,共7页
风电变桨和偏航驱动器中的齿轮轴采用圆锥滚子轴承,针对该轴承的工程校核计算问题,对比分析和研究了简支梁算法和有限元仿真方法。首先,风电规范文件中对驱动器轴承的强制性要求进行了介绍;然后,分别采用了简支梁算法和Romax有限元仿真... 风电变桨和偏航驱动器中的齿轮轴采用圆锥滚子轴承,针对该轴承的工程校核计算问题,对比分析和研究了简支梁算法和有限元仿真方法。首先,风电规范文件中对驱动器轴承的强制性要求进行了介绍;然后,分别采用了简支梁算法和Romax有限元仿真两种方法,并通过3个工程案例计算了轴承静载安全系数S_(0)和寿命L_(10h),将校核结果与规范要求进行了对比;最后,基于有限元仿真方法,分析讨论了不同预紧量对轴承安全系数S_(0)、寿命值L_(10h)和齿轮轴最大变形量的影响。研究结果显示:由于不满足强制性要求的规定,简化的简支梁算法不适用于驱动器齿轮轴轴承的校核,采用有限元方法的适用性更好;综合考虑安全系数值、轴承寿命值和齿轮轴变形量3个因素,建议轴承的预紧量在0~0.35范围内选取。 展开更多
关键词 风电驱动器 圆锥滚子轴承 简支梁算法 有限元仿真 Romax 预紧量
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工字形变截面构件直接分析法的理论及应用 被引量:1
8
作者 白睿 刘思威 +1 位作者 刘耀鹏 陈绍礼 《建筑结构》 CSCD 北大核心 2019年第16期65-71,共7页
变截面构件具有造型优美、自重轻及用料省等特点,被广泛应用于幕墙、厂房、桥梁、网壳等大跨度结构。传统变截面构件的设计方法采用一阶线性分析理论,无法反映构件在复杂结构中的真实内力与变形。基于有限元理论,提出适用于大变形、大... 变截面构件具有造型优美、自重轻及用料省等特点,被广泛应用于幕墙、厂房、桥梁、网壳等大跨度结构。传统变截面构件的设计方法采用一阶线性分析理论,无法反映构件在复杂结构中的真实内力与变形。基于有限元理论,提出适用于大变形、大转角等非线性问题的变截面构件直接分析法。推导出构件最不利几何缺陷模型及包含该缺陷的高阶变截面欧拉-伯努利梁柱单元,提出用于稳定设计的变截面构件承载力计算公式。验证算例表明,该一单元一构件的分析设计方法准确高效,可应用于任意变截面结构形式的分析与设计。 展开更多
关键词 变截面构件 直接分析法 梁柱单元 初始缺陷 弯曲失稳 二阶效应
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采用楔形构件框架的塑性分析(英文) 被引量:1
9
作者 W.S.King C.J.Chen +1 位作者 L.Duan W.F.Chen 《建筑科学与工程学报》 CAS 2006年第2期9-19,共11页
对一些平面内楔形截面构件进行二阶简单塑性铰法分析,并利用有限元法及重叠原理推导I形钢楔形截面构件的刚度矩阵。为预测构件内部可能形成塑性铰的位置,以一个同时受弯矩及轴力作用的梁柱单元,仿真各种不同边界条件的楔形截面构件。若... 对一些平面内楔形截面构件进行二阶简单塑性铰法分析,并利用有限元法及重叠原理推导I形钢楔形截面构件的刚度矩阵。为预测构件内部可能形成塑性铰的位置,以一个同时受弯矩及轴力作用的梁柱单元,仿真各种不同边界条件的楔形截面构件。若预测构件内会形成塑性铰的位置则要增设一个节点,将一个构件分割为两个单元,以获得最合理的荷载-挠度曲线。楔形截面构件的刚度矩阵应特别注意方向性的问题。若没有考虑到任一构件中可能形成塑性铰的位置,就不能准确地预测梁柱真实的极限承载能力。若仅用一个单元代表一个楔形截面构件就会高估极限承载能力。该方法可合理地应用于具有楔形截面构件框架的塑性分析。 展开更多
关键词 楔形构件 梁柱单元 塑性铰 结构工程 钢结构
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砖石拱桥的有限元分析 被引量:1
10
作者 董秀丽 孙秀华 《黑龙江商学院学报》 1995年第3期43-47,共5页
采用梯形梁单元分析砖石拱桥在载荷作用下的行为。在每一载荷水平上,采用迭代法预测位移的变化。该方法简单而且分析结果表明具有较好的收敛性。
关键词 梯形梁单元 迭代法 拱桥 有限元分析
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侧向支撑对楔形梁整体稳定性的有限元分析
11
作者 刘茉 樊江 陈光 《工业建筑》 CSCD 北大核心 2010年第S1期459-465,共7页
借助ANSYS有限元分析软件,分析侧向支撑对钢结构中腹板高度线性变化的简支双轴对称工字型楔形梁的整体稳定性能的影响,着重研究楔形梁的楔率及两端不等端弯矩比值变化时,侧向支撑个数、间距及作用位置的改变对其整体稳定性能的影响,找... 借助ANSYS有限元分析软件,分析侧向支撑对钢结构中腹板高度线性变化的简支双轴对称工字型楔形梁的整体稳定性能的影响,着重研究楔形梁的楔率及两端不等端弯矩比值变化时,侧向支撑个数、间距及作用位置的改变对其整体稳定性能的影响,找到楔率、不等端弯矩比值的不同组合下,支撑间距为多少时可忽略支撑个数增加对楔形梁整体稳定性能的影响。研究发现,当支撑作用在楔形梁上翼缘时,满足要求的支撑间距及个数要根据楔率和不等端弯矩的比值情况而定;当支撑作用在楔形梁下翼缘时,以3 m为间距布置支撑已经足够保证梁的整体稳定性,且数量较为合理。 展开更多
关键词 楔形梁 侧向支撑 整体失稳临界荷载 有限元分析
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楔形蜂窝工字钢压弯构件静力性能研究
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作者 邵永松 刘洪波 谢礼立 《浙江大学学报(工学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第9期1515-1519,共5页
为了节省钢材、提高构件的刚度和强度,在楔形构件和蜂窝梁的基础上提出了楔形蜂窝构件.介绍了楔形蜂窝构件的制作方法,采用试验研究了楔率和开孔尺寸对悬臂楔形蜂窝构件刚度和抗弯承载力的影响.在试验研究的基础上,建立楔形蜂窝构件的... 为了节省钢材、提高构件的刚度和强度,在楔形构件和蜂窝梁的基础上提出了楔形蜂窝构件.介绍了楔形蜂窝构件的制作方法,采用试验研究了楔率和开孔尺寸对悬臂楔形蜂窝构件刚度和抗弯承载力的影响.在试验研究的基础上,建立楔形蜂窝构件的有限元模型,研究了悬臂楔形蜂窝构件塑性区域的应力和应变的分布情况.研究结果表明,将H型钢切割制成楔形蜂窝构件,抗弯刚度和强度明显提高.悬臂楔形蜂窝构件的极限承载力和刚度主要取决于构件大头的截面高度.当孔洞大小相等时,楔率增大,制成的楔形蜂窝构件大头截面变高,构件的刚度增大.当轴压比较小时,悬臂楔形蜂窝压弯构件可以近似的采用塑性铰模型;当轴压比较大时,利用塑性铰模型分析是不合适的. 展开更多
关键词 楔形构件 蜂窝梁 抗弯刚度 抗弯承载力 有限元
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楔形梁在腹板高厚比不同时整体稳定性的有限元分析
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作者 刘茉 樊江 郭明星 《工程建设》 2009年第6期19-22,共4页
借助大型有限元分析软件,分析钢结构中腹板高度线性变化的简支双轴对称工字型楔形梁的腹板高厚比、跨度及两端不等端弯矩比值变化对其整体稳定性能的影响,得到楔形梁整体失稳临界荷载的变化规律及相关结论。
关键词 楔形梁 腹板高厚比 整体失稳临界荷载 有限元分析
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