基于虚拟单元法及损伤模型压驱注水数值模拟方法 被引量：4

1

作者 察鲁明 冯其红 +3 位作者 王森 徐世乾 刘高文 黄文欢 《计算物理》 CSCD 北大核心 2023年第1期81-90,共10页

基于Biot线弹性接触理论建立流体与基质之间的本构方程,采用虚拟单元法对岩石应力应变场进行离散求解。基于连续损伤模型引入损伤因子,建立相应破裂准则,从而定量描述压驱注水过程中裂缝动态扩展情况。建立针对低渗透油藏压驱注水的数... 基于Biot线弹性接触理论建立流体与基质之间的本构方程,采用虚拟单元法对岩石应力应变场进行离散求解。基于连续损伤模型引入损伤因子,建立相应破裂准则,从而定量描述压驱注水过程中裂缝动态扩展情况。建立针对低渗透油藏压驱注水的数值模拟方法,开展压驱注水对开发效果的影响研究。模拟结果表明:压驱注水能够改善基质内油水渗流能力,扩大水驱波及面积;天然裂缝系统在压驱注水过程中能够被快速激活,从而建立了油水井间有效压力传播系统;早期压驱注水可以保持较高地层压力,提高累产油量且降低产量递减速度,从而提高最终采收率。 展开更多

关键词 压驱注水 虚拟单元法 连续损伤模型 数值模拟

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笛卡尔网格下不同湍流模型的壁面函数方法研究

2

作者 罗灿炎 毕林 +3 位作者 徐晶磊 周丹 袁先旭 唐志共 《工程力学》 EI CSCD 北大核心 2024年第8期11-22,共12页

自适应笛卡尔网格湍流模拟时,网格数目呈雷诺数的指数方量级增长,带来网格规模“灾难”问题。壁面函数方法可以将壁面第一层网格尺度放宽1~2个量级,是有效的解决办法之一,然而,由于笛卡尔网格的非贴体特性,壁面函数的实现及其与不同湍... 自适应笛卡尔网格湍流模拟时,网格数目呈雷诺数的指数方量级增长,带来网格规模“灾难”问题。壁面函数方法可以将壁面第一层网格尺度放宽1~2个量级,是有效的解决办法之一,然而,由于笛卡尔网格的非贴体特性,壁面函数的实现及其与不同湍流模型的匹配是关键。针对这一问题,从经典的Spalding壁面函数出发,采用显式赋初值的方式,解决了壁面摩擦速度迭代求解初值敏感及分层壁面函数速度不光滑问题;基于切应力恒定的壁面条件,构造了多层虚拟网格的切向速度和湍流粘性系数,实现了笛卡尔网格下的壁面函数方法;采用结构系综理论,通过DNS数据标定,构造了湍动能随湍流粘性比率变化的关系式,实现了壁面函数与KDO湍流模型的匹配,并以平板T3b、湍流凸包和跨音速NACA0012翼型绕流为算例,与常用的SST、SA湍流模型壁面函数方法进行了对比分析。结果表明:该文提出的KDO湍流模型壁面函数法准确、可靠,且因其形式简单、计算量相对较小,有较大的推广应用价值。 展开更多

关键词 壁面函数 湍流模型 自适应笛卡尔网格 浸入边界 虚拟单元法

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笛卡儿网格高保真虚拟单元浸入边界法研究与应用

3

作者 罗灿炎 周丹 +3 位作者 杜昊 毕林 袁先旭 唐志共 《中国科学：物理学、力学、天文学》 CSCD 北大核心 2024年第3期122-133,共12页

笛卡儿网格下,物面与网格相切割使得笛卡儿网格具有非贴体特性,物面边界处理成为笛卡儿网格流体仿真的关键.本文建立了一种笛卡儿网格浸入边界法下的高保真虚拟单元模型:合理选取“直角三角形”形式的插值模板点,对壁面外法向附近处的... 笛卡儿网格下,物面与网格相切割使得笛卡儿网格具有非贴体特性,物面边界处理成为笛卡儿网格流体仿真的关键.本文建立了一种笛卡儿网格浸入边界法下的高保真虚拟单元模型:合理选取“直角三角形”形式的插值模板点,对壁面外法向附近处的变量进行局部重构,使用双二次插值提高插值精度;根据不同的物面边界类型,构造考虑边界条件信息的高阶多项式,获得虚拟单元的流场值.Prandtl-Meyer流动、超声速圆柱绕流、前台阶问题、NACA0012翼型流动等典型算例考核验证结果表明,此方法模板点选取紧凑、鲁棒,可扩展到不同的边界条件,在L^(1)和L^(2)范数下达到2阶精度. 展开更多

关键词 笛卡儿网格 浸入边界 虚拟单元法

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探究基于虚拟单元法及损伤模型压驱注水数值模拟方法

4

作者 庞燕 《中国科技期刊数据库 工业A》 2024年第4期0052-0055,共4页

为切实提高低渗透油藏开发质量,并在生产中对该类油藏因储层物性差导致注水压力过高等问题进行有效解决,最大限度的提高水井驱油效率,本文基于虚拟单元法及损伤模型,对压驱注水数值模拟方法进行了分析与研讨。文章首先从两个方面对本次... 为切实提高低渗透油藏开发质量,并在生产中对该类油藏因储层物性差导致注水压力过高等问题进行有效解决,最大限度的提高水井驱油效率,本文基于虚拟单元法及损伤模型,对压驱注水数值模拟方法进行了分析与研讨。文章首先从两个方面对本次研究进行综述,其次对压驱注水数值模拟方法进行分析,最后以案例分析的形式对本文论点再次验证,以供参考与借鉴。 展开更多

关键词 虚拟单元法 损伤模型 压驱注水 数值模拟

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钢筋混凝土框架结构非线性全过程分析的一种新方法 被引量：3

5

作者 伍永飞 周德源 《地震工程与工程振动》 CSCD 北大核心 2006年第4期42-46,共5页

在极限承载力附近的计算发散问题一直是困扰混凝土结构非线性全过程分析的关键问题,现有的迭代方法中只有弧长法被认为是最为有效的迭代方法,但由于混凝土结构具有高度的材料非线性,弧长法的稳定性难以保证。为此本文提出了一种新的方... 在极限承载力附近的计算发散问题一直是困扰混凝土结构非线性全过程分析的关键问题,现有的迭代方法中只有弧长法被认为是最为有效的迭代方法,但由于混凝土结构具有高度的材料非线性,弧长法的稳定性难以保证。为此本文提出了一种新的方法———虚拟单元法,该方法在原结构上添加虚拟单元,虚拟单元的刚度系数在每个加载步中均保持为常数,该法在保证结构比例加载的前提下,可以有效改善结构刚度矩阵的性能,为得到结构非线性全过程分析曲线,特别是下降段部分提供了可能。本文采用虚拟单元法,通过自编的程序进行了实例分析,计算中,选取一榀混凝土框架进行模拟计算,杆件采用纤维模型,分析结果与ANSYS计算结果进行了对比,表明了该法的有效性,并对建立在纤维模型基础上的结构极限荷载进行了一定的探讨。 展开更多

关键词 虚拟单元法 非线性全过程分析 混凝土框架 极限荷载

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虚拟单元法求解渗流流量 被引量：2

6

作者 李守德 朱岳明 程德虎 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第1期27-32,共6页

提出了计算渗流场流量的虚拟单元法,推导了虚拟单元法有限元方程,并探讨了虚拟单元法的有限元实现方法,建立了虚拟单元法求解渗流流量的理论和方法体系。二维径向渗流和平底坝基算例比较分析表明,虚拟单元法具有计算精度高及有限元实现... 提出了计算渗流场流量的虚拟单元法,推导了虚拟单元法有限元方程,并探讨了虚拟单元法的有限元实现方法,建立了虚拟单元法求解渗流流量的理论和方法体系。二维径向渗流和平底坝基算例比较分析表明,虚拟单元法具有计算精度高及有限元实现简单并容易编写通用程序等优点。虚拟单元法与中线法计算流量具有相同的精度,但在应用上虚拟单元法有一定优势。 展开更多

关键词 渗流 流量计算 虚拟单元法 中线法

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基于改进纤维模型的RC剪力墙静力弹塑性分析 被引量：1

7

作者 朱立猛 周德源 张强 《沈阳工业大学学报》 EI CAS 北大核心 2012年第1期94-98,共5页

为了使纤维模型能够有效模拟剪切效应,提出了一种基于塑性理论和虚拟单元法的改进纤维模型RC剪力墙全过程静力弹塑性分析方法.推导出等效单轴应力和等效单轴应变的计算公式,在纤维层面建立考虑剪切效应的应力和应变关系,将纤维由多轴受... 为了使纤维模型能够有效模拟剪切效应,提出了一种基于塑性理论和虚拟单元法的改进纤维模型RC剪力墙全过程静力弹塑性分析方法.推导出等效单轴应力和等效单轴应变的计算公式,在纤维层面建立考虑剪切效应的应力和应变关系,将纤维由多轴受力状态等效为单轴受力状态,引入虚拟单元法来解决有限元数值计算过程中遇到的负刚度问题.利用自编程序及ABAQUS软件对一片钢筋混凝土剪力墙进行静力弹塑性分析,结果表明,自编程序计算曲线与试验曲线及ABAQUS软件计算曲线吻合较好,能够反映出剪切效应的影响.改进的分析方法简便有效,便于编程,可用于分析剪切效应明显的钢筋混凝土剪力墙构件. 展开更多

关键词 纤维模型 钢筋混凝土剪力墙 塑性理论 虚拟单元法 剪切效应 等效单轴应力 等效单轴应变 静力弹塑性分析

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基于一种改进的虚拟单元法模拟包含静止/运动边界的流动问题 被引量：1

8

作者 魏峰 金亮 +2 位作者 柳军 丁峰 郑新萍 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2019年第12期174-182,共9页

提出了一种改进的虚拟单元法,能够用来处理包含静止/运动边界的流动问题.以固定的笛卡尔网格作为计算网格,通过有限体积法求解二维非定常可压缩欧拉方程,空间离散采用了AUSM (advection upstream splitting method)系列中的AUSM+格式,通... 提出了一种改进的虚拟单元法,能够用来处理包含静止/运动边界的流动问题.以固定的笛卡尔网格作为计算网格,通过有限体积法求解二维非定常可压缩欧拉方程,空间离散采用了AUSM (advection upstream splitting method)系列中的AUSM+格式,通过MUSCL (monotonic upstream-centered scheme for conservation laws)方法构造二阶精度,时间离散采用了显式三阶TVD (total-variation-diminishing) Runge-Kutta法.为了简化虚拟单元的赋值方法和处理狭缝问题,选用了从虚拟单元出发沿X和Y轴方向的流场点作为镜像点,避免了复杂的插值运算,同时根据虚拟单元与物面点的距离对分别沿X和Y轴方向求得的虚拟单元变量值进行加权来求得虚拟单元的最终变量值,从而消除了扭曲现象.进一步给出了该虚拟单元法的推广形式,使其能够处理包含变速运动边界的流动问题.通过求解Schardin问题和激波抬升轻质圆柱问题验证了改进的虚拟单元法及其推广形式在处理包含静止/运动边界流动问题时的准确性. 展开更多

关键词 虚拟单元法 静止/运动边界 笛卡尔网格 欧拉方程

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铸件凝固温度场有限元分析中界面热阻的处理 被引量：12

9

作者 安晓卫 王承志 宋广胜 《计算力学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第1期100-103,共4页

提出一种处理铸件与铸型界面热阻问题的虚拟界面单元法,并给出了有限元计算公式。由于该公式不显含单元厚度(Δl),故该单元厚度Δl可取任意值。当Δl取为零时,使问题处理变得极为方便。针对某一具体金属型铝合金活塞的铸造凝固过程,按... 提出一种处理铸件与铸型界面热阻问题的虚拟界面单元法,并给出了有限元计算公式。由于该公式不显含单元厚度(Δl),故该单元厚度Δl可取任意值。当Δl取为零时,使问题处理变得极为方便。针对某一具体金属型铝合金活塞的铸造凝固过程,按考虑和不考虑铸件与铸型间热阻影响两种方法作了有限元计算,通过与实测值相比较,本文提出的算法其计算精度远高于不考虑铸件与铸型间热阻影响的计算结果。另外,该方法使有限元建模方便、通用性强。 展开更多

关键词 有限元法 界面热阻 虚拟界面单元法 铸造凝固 热传导

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虚拟横梁单元法在小箱梁桥建模中的应用 被引量：14

10

作者 葛素娟 李静斌 《河南城建学院学报》 CAS 2009年第4期1-3,共3页

本文以由4片分体式组合箱梁组成的40m单跨简支梁桥为研究对象,利用大型有限元软件MIDAS/Civil,分别建立了实体单元模型、虚拟横梁单元模型,对比分析了2种计算模型在4种荷载工况下各片箱梁的跨中位移解。计算结果表明:实体模型计算结果... 本文以由4片分体式组合箱梁组成的40m单跨简支梁桥为研究对象,利用大型有限元软件MIDAS/Civil,分别建立了实体单元模型、虚拟横梁单元模型,对比分析了2种计算模型在4种荷载工况下各片箱梁的跨中位移解。计算结果表明:实体模型计算结果准确但建模复杂,与之相比,虚拟横梁单元模型的最大误差为-2.3%。得出了虚拟横梁单元法是分体式组合小箱梁桥的合适建模方法,可用于分体式组合小箱梁桥结构分析。 展开更多

关键词 桥梁工程 小箱梁桥 虚拟横梁单元法 有限元 建模方法

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改进虚拟边界算法在超声速流动问题求解中的应用 被引量：3

11

作者 张阳 邹建锋 郑耀 《力学学报》 EI CSCD 北大核心 2018年第3期538-552,共15页

提出了一种改进的虚拟单元浸没边界法,并与一种高阶格式的有限差分算法相结合,运用于求解超声速复杂几何绕流问题.该算法的核心思想在于在固体边界的内部和外部分别施加满足边界关系的作用点,使得几何边界离散更加细化,起到了壁面附近... 提出了一种改进的虚拟单元浸没边界法,并与一种高阶格式的有限差分算法相结合,运用于求解超声速复杂几何绕流问题.该算法的核心思想在于在固体边界的内部和外部分别施加满足边界关系的作用点,使得几何边界离散更加细化,起到了壁面附近网格局部加密的作用.采用源空间内流体点作为反距离插值算法的重构点,有效避免了插值点数目过少而与作用点相重合情况.通过对二维激波反射现象(马赫数为2.81)和三维超声速球体绕流问题(马赫数为1.2)的数值模拟,与实验结果对比表明,本文改进算法相对一般的虚拟边界法来说能显著提高数值精度,减小计算误差.计算结果揭示了球体绕流中剪切层、压缩波系和尾迹的相互作用导致自由剪切层失稳的机理.剪切层厚度和湍流雷诺脉动经历了线性增长、大幅度震荡和小幅度波动三个阶段,导致剪切层表面褶皱因子变化呈指数规律增长.其湍流结构表现出明显的各向异性,具体在流向雷诺正应力在湍流脉动中占主导地位,激波的压缩作用对不同方向雷诺正应力的影响存在空间迟滞效应. 展开更多

关键词 虚拟单元边界法 剪切层 超声速流动

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虚拟层合单元法及其在桥梁工程中的应用 被引量：70

12

作者 凌道盛 张金江 +1 位作者 项贻强 徐兴 《土木工程学报》 EI CSCD 北大核心 1998年第3期22-29,共8页

本文在提出一种新型层合板壳单元的基础上,为适应箱形、T形等截面形式比较复杂的桥梁的有限元计算,提出了“虚拟层台单元”及“虚拟层” 的概念.本方法可大大减少单元数目,大幅度地提高计算效率,并可以十分容易地处理斜弯桥、变截面、... 本文在提出一种新型层合板壳单元的基础上,为适应箱形、T形等截面形式比较复杂的桥梁的有限元计算,提出了“虚拟层台单元”及“虚拟层” 的概念.本方法可大大减少单元数目,大幅度地提高计算效率,并可以十分容易地处理斜弯桥、变截面、变高度及复杂边界条件的问题,而且达到相当满意的精度,具有广泛的工程应用前景. 展开更多

关键词 板壳单元 虚拟层合单元法 桥梁工程 箱形梁 计算

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悬浮隧道在国内外的研究 被引量：48

13

作者 项贻强 薛静平 《中外公路》 2002年第6期49-52,共4页

笔者有幸参加了中意国际合作研究“舟山连岛工程金塘海峡悬浮隧道 (或称阿基米德桥 )技术可行性研究”项目 ,并进行了有关的研究 ,这里简要概述悬浮隧道的概念和在国内外的研究进展。

关键词 悬浮隧道 结构分析 设计理论 虚拟层合单元法

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钢管混凝土轴心受压构件极限承载力的有限元分析 被引量：16

14

作者 徐兴 程晓东 凌道盛 《固体力学学报》 CAS CSCD 北大核心 2002年第4期419-425,共7页

采用三维虚拟层合单元法 ,对钢管混凝土和纯混凝土轴心受压构件在轴向荷载作用下产生的稳定承载能力和材料承载能力问题进行了分析比较 ,同时进一步分析了前者失稳破坏和材料破坏的界限值 ,模拟了前者第一阶失稳模态 ,结论与试验结果符... 采用三维虚拟层合单元法 ,对钢管混凝土和纯混凝土轴心受压构件在轴向荷载作用下产生的稳定承载能力和材料承载能力问题进行了分析比较 ,同时进一步分析了前者失稳破坏和材料破坏的界限值 ,模拟了前者第一阶失稳模态 ,结论与试验结果符合良好 . 展开更多

关键词 轴心受压构件 有限元 三维虚拟层合单元法 稳定性问题 极限承载力 钢管混凝土柱

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连续曲线箱梁桥的空间有限元分析及试验研究 被引量：15

15

作者 程晓东 戴利平 +2 位作者 周松国 程莉莎 叶贵如 《公路交通科技》 CAS CSCD 北大核心 2003年第3期73-76,90,共5页

在对连续曲线箱梁桥试验研究的基础上,采用三维虚拟层合单元法对全桥进行空间有限元分析,计算结果与试验结果符合良好;该方法与过去传统的方法相比,具有引进的计算假定少、模型单元少且计算精度高等优点,完全能满足实际工程的需要。

关键词 三维虚拟层合单元法 连续曲线箱梁桥 空间分析 有限元方法

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方钢管混凝土偏压柱非线性屈曲承载力的有限元分析 被引量：6

16

作者 程晓东 叶贵如 +1 位作者 程莉莎 徐兴 《土木工程学报》 EI CSCD 北大核心 2003年第12期31-38,共8页

在方钢管混凝土偏压柱试验研究的基础上,提出核心混凝土的三维应力-应变关系模型,构造了非线性三维虚拟层合单元,并且利用此法对方钢管混凝土偏压柱的非线性屈曲承载力进行了有限元分析,计算结果与试验结果符合良好。

关键词 非线性的三维虚拟层合单元法 非线性屈曲承载力 方钢管混凝土偏压柱

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先简支后连续结构体系临时支座的合理拆除顺序研究 被引量：9

17

作者 陈强 黄志义 徐兴 《桥梁建设》 EI CSCD 北大核心 2005年第1期69-72,共4页

临时支座的拆除是先简支后连续结构体系施工过程中的关键工序之一。以一原型桥引桥为工程背景,采用虚拟层合有限单元法(VLEM)分析临时支座各种可能拆除顺序下结构体系的应力及挠度变化,以结构体系的力学特性变化最小为目标,得出该类结... 临时支座的拆除是先简支后连续结构体系施工过程中的关键工序之一。以一原型桥引桥为工程背景,采用虚拟层合有限单元法(VLEM)分析临时支座各种可能拆除顺序下结构体系的应力及挠度变化,以结构体系的力学特性变化最小为目标,得出该类结构体系临时支座合理拆除顺序,具有一定的工程指导意义。 展开更多

关键词 先简支后连续结构体系 临时支座 拆除 虚拟层舍单元法 研究

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长期荷载作用下钢管混凝土徐变的理论研究 被引量：6

18

作者 程晓东 叶贵如 汪劲丰 《浙江大学学报（工学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2004年第8期1000-1008,共9页

为了解钢管混凝土在长期荷载作用下的变形特性,基于三维黏弹性理论,采用三参数线性黏弹性模型,提出了核心混凝土徐变的三维有限元分析理论和计算方法.在对两组RC梁长期加载实验研究的基础上,拟合了模型中的三个参数,并对钢管混凝土压弯... 为了解钢管混凝土在长期荷载作用下的变形特性,基于三维黏弹性理论,采用三参数线性黏弹性模型,提出了核心混凝土徐变的三维有限元分析理论和计算方法.在对两组RC梁长期加载实验研究的基础上,拟合了模型中的三个参数,并对钢管混凝土压弯构件的徐变规律进行了研究,分析中通过离散时间,采用切线模量法迭代计算得到徐变与持荷时间的关系,计算与实验结果符合较好.以典型截面形式压弯构件为例,研究了轴压比、长细比和偏心率等因素对钢管混凝土徐变的影响规律.研究结果可供工程实践和设计参考. 展开更多

关键词 钢管混凝土压弯构件 徐变 黏弹性理论 三参数线性黏弹性模型 三维虚拟层合单元法

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预应力混凝土桥梁分析的虚拟层合单元法 被引量：10

19

作者 亓兴军 项贻强 +1 位作者 李小军 徐兴 《公路交通科技》 CAS CSCD 北大核心 2006年第8期76-80,共5页

通过将预应力束对桥梁结构的作用转化为等效荷载,提出了用虚拟层合单元法分析预应力混凝土桥梁的方法。结合一座具体的桥梁进行了实例分析计算,同时利用有限元通用分析程序SuperSAP进行了对比。结果表明,采用虚拟层合单元法分析预应力... 通过将预应力束对桥梁结构的作用转化为等效荷载,提出了用虚拟层合单元法分析预应力混凝土桥梁的方法。结合一座具体的桥梁进行了实例分析计算,同时利用有限元通用分析程序SuperSAP进行了对比。结果表明,采用虚拟层合单元法分析预应力混凝土桥梁能够给出令人满意的结果,并且具有划分单元数目少、计算效率高、适应性强的优点。 展开更多

关键词 有限元 虚拟层合单元法 预应力混凝土 等效荷载 箱梁

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圆钢管混凝土偏压长柱屈曲承载力的FEM法分析 被引量：3

20

作者 程晓东 叶贵如 +1 位作者 程莉莎 徐兴 《浙江大学学报（工学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2004年第1期79-85,共7页

构造了非线性三维虚拟层合单元法,对5组圆钢管混凝土偏压柱的非线性屈曲承载力进行了三维有限元分析,计算结果与试验结果符合良好.以典型截面形式的圆钢管混凝土偏压长柱为例,对其载荷-变形全过程进行了分析,给出了非线性屈曲承载力与... 构造了非线性三维虚拟层合单元法,对5组圆钢管混凝土偏压柱的非线性屈曲承载力进行了三维有限元分析,计算结果与试验结果符合良好.以典型截面形式的圆钢管混凝土偏压长柱为例,对其载荷-变形全过程进行了分析,给出了非线性屈曲承载力与长细比的关系,研究结果可为圆钢管混凝土柱的承载力设计提供参考. 展开更多

关键词 圆钢管混凝土 三维虚拟层合单元法 非线性屈曲承载力 偏压柱 FEM法分析

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