梁系结构二阶分析的单元模型

作     者：齐麟 QI Lin

作者机构：天津大学建筑工程学院天津300072 

出 版 物：《西安建筑科技大学学报（自然科学版）》 (Journal of Xi'an University of Architecture & Technology(Natural Science Edition))

年 卷 期：2010年第42卷第2期

页      面：191-195页

学科分类：1305[艺术学-设计学（可授艺术学、工学学位）] 0501[文学-中国语言文学] 0303[法学-社会学] 0502[文学-外国语言文学] 1301[艺术学-艺术学理论] 0101[哲学-哲学] 08[工学] 081402[工学-结构工程] 081304[工学-建筑技术科学] 0813[工学-建筑学] 0814[工学-土木工程] 

基　　金：国家自然科学基金重大研究计划重点支持项目(90715034) 

主　　题：梁系结构 二阶 位移插值函数 级数 单元切线刚度矩阵 

摘      要：以梁单元平衡微分方程为基础,推导了考虑剪切变形影响的空间梁单元位移插值函数,用于模拟结构中无轴力的杆件.利用Maclaurin级数统一了空间梁柱单元在拉、压两种情况下的不同位移插值函数,与稳定函数表示的位移插值函数等价,用于模拟结构中有轴力的杆件.推导了包含轴向变形、剪切变形、双向弯曲、扭转及其耦合效应的二阶单元切线刚度矩阵.从计算精度与总体刚度矩阵的正定性两方面考虑确定了位移插值函数中级数的展开项数.对承受不同轴压力的悬臂梁梁端位移进行计算,表明所提出的单元模型可以很好地体现二阶效应的影响.利用不同单元模型对单层柱面网壳进行对比分析,表明所提出的梁系结构二阶分析单元模型具有较高的计算精度与效率,可以很好地反映单层柱面网壳的几何非线性.