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曲梁单元的理论研究及其在桥梁中的应用
| 论文题名： | 曲梁单元的理论研究及其在桥梁中的应用 |
| 关键词： | 曲梁单元;刚度矩阵;等效节点荷载;桥梁工程 |
| 摘要： | 随着时代的飞速发展，曲梁结构因其优美的流线造型和良好的受力特性，在我们日常生活中被广泛地应用在各个领域。但是又因为曲梁受曲率的影响，引起了曲梁内的弯扭耦合，从而导致了对曲梁的研究比对直梁的研究还更加的困难，因而有必要对曲梁进行深入的研究。 本文首先构造了一个能考虑轴向拉伸和弯曲效应，每节点有3个自由度的3节点平面曲梁单元，并推导了其在局部坐标下的单元刚度矩阵。利用Hermite和Lagrange插值函数构造该曲梁单元的位移函数，并得到了其单元的形函数，进而利用变分原理，推导了考虑几何非线性的平面曲梁单元的局部坐标下的单元刚度矩阵显示表达式。 然后以所推导的平面曲梁单元刚度矩阵为基础，对其进行从局部坐标系向整体坐标系的坐标转换，得到了适用于整体坐标下的单元刚度矩阵。并分别对曲梁在径向分布荷载、集中荷载和集中力偶的情况下进行荷载等效的计算。接着在算例中将使用本文方法所得结果与理论推导结果进行对比，验证曲梁单元的正确性。 最后在以上理论研究的基础上，利用有限元软件ANSYS的二次开发功能，将理论推导的曲梁单元形式通过用户自定义单元在ANSYS中定义出来，并将其应用到桥梁工程实例分析中，同时采用桥梁专用软件Midas Civil进行对比分析，通过实例说明了本文推导的新型曲梁单元能较好的应用于桥梁工程实例分析中。 |
| 作者： | 张志明 |
| 专业： | 建筑与土木工程 |
| 导师： | 陈得良;郑小龙 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 长沙理工大学 |
| 学位年度： | 2014 |
| 正文语种： | 中文 |
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