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子结构法在曲线梁结构有限元分析中的应用
| 论文题名： | 子结构法在曲线梁结构有限元分析中的应用 |
| 关键词： | 有限元计算;曲线形梁;实体单元;三维离散;仿真分析;数值模拟 |
| 摘要： | 曲线形梁是目前桥梁工程中广泛应用的一种结构形式，具有广阔的应用前景。然而由于曲线梁桥自身的受力特点，特别是“弯扭耦合”的存在，使得曲线梁桥的结构分析变得很复杂。国内外学者针对不同的曲线梁桥的结构型式，相继提出各种各样的计算理论和分析方法，大致可分为如下三类：解析法，半解析法和数值法。其中，有限元法是研究中最常用的一种数值法。 使用有限元方法对曲梁桥结构进行分析时，应选择恰当的单元形式，以期获得较高的分析精度。采用实体单元对弯梁桥进行三维离散时，可以真正意义上实现仿真分析，具有计算精度高的优点。但是整个模型单元太多，致使网格划分和计算都非常困难。为此，本文提出了利用子结构法构造曲梁超单元，可使建模和计算大为简化。本文从子结构法的原理出发，通过数值分析方法推导了子结构法的计算公式。并且基于ANSYS平台，实现对曲线形T梁的模拟分析，通过对比发现，使用子结构法可以提高计算效率，而且结果误差极小。另外，在进行初步设计的过程中，由于对计算结果是一种偏保守的估算，采用缩减一定数量的边界节点的做法就成了一种简化计算模型的好方法。但是随着缩减数量比的增加，所得梁底位移的误差值也逐渐增加。在跨度相同的情况下，载荷位置、曲率等变化并不影响子结构法边界节点缩聚后模型的计算精度。同时，在缩减数量比相同的情况下，应尽量保留能反映梁截面变形特征的节点。 最后本文对子结构法在曲线梁分析中的应用进行了总结和展望，为类似的曲线梁桥空间分析提供了参考，具有工程实际意义。 |
| 作者： | 杨波 |
| 专业： | 结构工程 |
| 导师： | 陈长安;张延庆 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 北京工业大学 |
| 学位年度： | 2009 |
| 正文语种： | 中文 |
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