索膜结构非线性有限元找形荷载全过程分析

基于索模结构非线性有限元理论,膜单元采用考虑小应变大位移的平面三角形单元,索单元采用考虑大变形的二节点直线杆单元,引入支座提升方法和杨氏小模量理论,给出了一种索膜结构找形的方法。随后应用通用有限元软件ANSYS,对某高校看台膜结构进行了找形分析,并依照新的膜结构技术规程,进行了荷载分析。找形及荷载分析结果符合规程要求,证实了该方法的有效性和可行性。     

有限元模拟膜张力计的平面内张力-平面外位移关系

膜结构施工中膜张力的测量与控制以及使用中膜材张力的检测,是确保膜结构稳定与安全的重要因素。膜张力计是一种简便实用的装置,可以在不破坏膜材且不影响膜内力分布的条件下分别测定纬向和经向的张力。本文用有限元软件ANSYS模拟膜张力计测量FGT-800膜材的初始张力,分别沿着纬向和经向在压力容器范围内施加平面外均布荷载后,通过计算膜平面外最大位移来推算膜平面内纬向和经向的初始张力。用最小二乘法拟合有限元分析结果,得出了更合适的膜张力拟合公式,其中膜张力简化拟合公式相对误差在±4%之内,膜张力联立拟合公式相对误差在±2%之内。     

浙江体育训练中心田径场看台膜结构分析

骨架式膜结构是目前应用最广泛的膜结构,运用非线性有限元理论,将找形后的膜面覆盖在骨架结构上,膜面与钢结构组成整体,采用非线性有限元方法对骨架式膜结构在自重和预张力、风荷载、雪荷载等共同作用下的反应进行了分析,对膜结构和骨架结构分开计算和整体计算模型进行了比较,得出了一些有实用价值的结论。     

膜结构的设计与施工研究

介绍了膜结构的特点及其应用，从找形及有限元分析、裁剪制作、节点设计论述了膜结构的设计步骤，阐述了膜结构的施工过程，表明了膜结构是一种新型实用的结构形式。     

索膜结构基于非线性有限元法的ANSYS找形分析

针对索膜结构极强的几何非线性特点,介绍了非线性有限元的基本思想和索膜结构的找形原理。考虑到目前有限元通用程序的广泛使用,着重研究了这一方法在ANSYS上的实现过程。     

基于非线性有限元法的索膜结构形态分析

形态分析是索膜结构设计中最关键的一步。文章基于修正的拉格朗日格式建立了索膜结构非线性有限元方程,并利用一个工程实例对索膜结构进行了找形分析。     

考虑整体分析的索膜结构的找形

利用非线性有限元基本原理建立了钢-索-膜结构的有限元模型,推导出了考虑钢-索-膜整体分析的索膜结构的找形方法,并利用有限元软件ansys找形,对比说明了整体分析找形的必要性,并验证这种方法找形的可行性.     

基于薄壳理论的膜结构褶皱分析

基于薄壳理论,利用非线性有限元法对膜结构进行静力褶皱分析,对两种经典膜结构——鞍形和伞形膜结构进行皱皱现象的数值模拟。揭示了膜结构皱皱现象的形成和发展过程和在使用目前有限元分析软件进行模拟分析的可行性,对膜结构的设计进行了有益的尝试。     

索膜结构找形分析的ANSYS实现

本文介绍了膜结构体系的分类、膜结构设计的内容和分析方法等 ,并应用ANSYS有限元软件对上海郁厅峰住宅小区膜结构建筑进行了找形分析 ,研究了使用ANSYS进行索膜结构找形及应力分析的方法 ,并提出了找形分析中一些重要问题的解决方案。     

索膜结构自振特性的温度作用影响研究

研究了不同温度作用下预应力索膜结构的自振特性问题.在建立索膜结构自振特性分析的有限元方法的基础上,对索膜结构自振特性的温度作用影响进行了研究,通过算例分析给出了结构的自振频率、模态,得到了不同温度作用下索膜结构的自振特性规律.算例分析表明温度作用对索膜结构自特性影响不可忽略,研究成果为索膜结构后续的动力分析奠定了坚实的基础.     

索加强张拉膜结构的荷载分析方法

本从几何非线性有限元分析原理出发，推导了适合于索加强张拉膜结构荷载分析的非线性有限元公式，提出了一种解决膜单元皱折问题的简单、有效方法，编制了计算饥程序，从而完成了索加强张拉膜结构的荷载分析问题．最后以日本冲绳第75届博览会入口膜结构作为计算实例，得到了令人满意的结果。     

具有索加强的张拉膜结构的找形分析方法

本文从一般几何非线性分析原理出发,推导出适合于具有索加强的张拉膜结构分析的非线性有限元公式,提出了一种考虑膜、索自重影响的找形方法     

四节点索单元的悬索结构非线性有限元分析

针对柔性悬索结构几何非线性的特点,提出了一种四节点等参曲线索单元有限元模型,并采用三次多项式作为位移插值函数及单元初形状函数,基于修正的Lagrangian坐标描述法,从虚功原理出发推导出单元基本方程和单元切线刚度矩阵,集成后利用Newton-Raphson法求解并编制了程序进行实例计算。结果表明,本文方法精度很高且收敛速度快,可供悬索及索网等张拉结构分析、设计时采用。     

索膜结构初始形状确定的综合设计法

本文针对膜结构找形中的最小曲面和考虑重力后的索膜结构的形状确定问题提出了一种新的综合设计法。对膜结构的最小曲面的确定问题,本文首先采用非线性有限元格式求得初始近似曲面,然后在此曲面上采用动力松弛格式得到最小曲面。此种方法比非线性有限元格式的精度有所提高,收敛速度也比动力松弛格式快得多。对考虑重力作用的索膜结构的初始形状确定问题,本文先采用非线性有限元格式得到初始近似曲面,然后在此曲面上考虑索膜的重力,仍采用非线性有限元格式得到最终需要的平衡曲面。此种方法收敛速度比一开始考虑索膜重力快,并且收敛性更好,可以得到更为精确的初始形状。     

张拉结构中连续索滑移问题的研究

考虑到张拉结构施工控制中索内力的变化,即索由只随自重到承受外荷载,由预应力为零到随很大的预应力,由悬索自垂到拉索绷紧,比较按离散索和连续索计算对张拉结构施工张拉的影响,以及探求一种广泛适用的连续索的计算模式和程序算法就显得非常必要。本基于悬链线单元对此问题进行了系统分析和深入研究,提出了一种新的考虑索段滑移的悬链线索单元程序算法,并编制了相应的面向对象的有限元程序。对算验的表明本方法是正确的。     

向量式有限元膜单元及其在膜结构褶皱分析中的应用

向量式有限元法是一种基于点值描述和向量力学理论的分析方法,可有效模拟结构的空间大位移、大转动行为。推导了三角形膜单元的向量式有限元基本公式,详细阐述了通过逆向运动获得单元节点纯变形位移以及在变形坐标系下求解单元节点内力的方法。在此基础上编制了膜单元的计算程序,并通过算例分析验证了理论推导的正确性及所编制程序的可靠性。进一步将向量式有限元引入膜结构的褶皱分析,采用主应力 主应变准则和修正本构矩阵方法处理膜结构的褶皱问题,对一典型膜结构在面外荷载作用下的力学行为及褶皱发展情况进行跟踪分析,成功捕捉了从褶皱出现、褶皱大范围扩展直至褶皱最终消失的全过程,证明了该方法在膜结构皱褶分析中可有效克服传统有限元方法存在的单元刚度矩阵奇异、迭代不易收敛等问题。     

Form Finding and Cutting Pattern Generation for Fabric Tension Structures

Abstract: This paper discusses the problems of form finding and production of cutting patterns for fabric tension strictures. A computer method is proposed for simultaneous form finding and cutting pattern generation which produces initial principal stresses in the directions of the warp and weft of the fabric. A large-displacement finite element procedure for computing the initial equilibrium shapes of tension structures is presented Several variations on this basic method are suggested. The cutting pattern generation method is based on the finite element model. A weighted least-squares minimization flattening approach is developed to minimize the change in general link lengths and to generate plane cloth coordinates. Some design examples are given.     

用曲面有限单元建立的膜结构分析理论

本文首次采用曲面膜单元分析膜结构，在非线性有限元理论基础上详细推导了全部公式。对新出现的问题和已往平面膜单元分析理论中各主要技术环节给出了新的解决办法和改进措施。     

混凝土损伤塑性模型应用研究

通过对一钢筋混凝土简支梁的有限元分析,探讨了损伤塑性模型在混凝土非线性分析中的应用方法、技巧及应注意的问题,并采用参数分析,研究了混凝土膨胀角、受拉硬化、受拉损伤变量等参数对计算结果的影响,为进一步将该模型应用于钢筋混凝土结构精细非线性有限元分析提供了参考。     

拉-弯-剪组合作用下法兰连接方钢管柱受力性能研究

为研究多高层钢结构柱连接在拉-弯-剪组合作用下的受力性能,对4个不同法兰板厚度的法兰连接柱进行了足尺模型试验和有限元分析,并通过有限元模型分析了轴拉比对法兰连接柱性能的影响。结果表明：随着法兰板厚度增大,连接柱的侧向刚度和水平承载力增大,受拉区法兰接触面翘力减小;在拉-弯-剪组合作用下,法兰中性轴位置在受压侧第二排螺栓附近,且随着法兰板厚度的增大,中性轴位置由法兰受压区逐渐向其几何中心移动。轴向拉力对法兰产生的作用效应与水平荷载产生的作用同向。轴向拉力降低了法兰连接柱的水平屈服荷载,法兰转角随着轴拉比的增大而增大。