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工程科学与技术 2023年第4期55卷 179-187页

作者：贺盛周奕彤夏鑫杨红涛于鹏广西大学土木建筑工程学院广西南宁530004 广西博世科环保科技股份有限公司广西南宁530007 广西大学广西防灾减灾与工程安全重点实验室广西南宁530004 广西大学工程防灾与结构安全教育部重点实验室广西南宁530004

由于单层网壳结构主要以圆钢管为主,因此圆钢管本构模型更适用于研究单层网壳结构的力学行为。为探究材料损伤累积对单层网壳结构动力响应的影响,本文以圆钢管考虑损伤累积的本构模型为研究对象,通过与Prandtl–Reuss材料本构模型在屈... 详细信息

由于单层网壳结构主要以圆钢管为主,因此圆钢管本构模型更适用于研究单层网壳结构的力学行为。为探究材料损伤累积对单层网壳结构动力响应的影响,本文以圆钢管考虑损伤累积的本构模型为研究对象,通过与Prandtl–Reuss材料本构模型在屈服准则、弹性刚度矩阵、弹塑性刚度矩阵、加载准则、流动法则及应力跌落等方面的对比,分析其力学行为特点,给出其数值积分格式,并基于有限元软件ANSYS开发了考虑损伤累积的用户材料子程序,采用该子程序研究单层网壳在强震作用下的动力响应。结果表明:Prandtl–Reuss材料模型高估了单层网壳结构的抗震性能,考虑材料损伤累积的结构失效时,结构动力极限荷载相比于P–R模型降低了12.24%,绝大多数杆件全截面屈服,形成大量塑性区带。一方面,损伤累积效应会降低结构的动力极限荷载,扩大损伤分布,加深损伤程度,加速结构破坏进程;另一方面,也将造成结构的失效模式由动力失稳向强度破坏转变。本文基于有限元软件ANSYS开发的考虑圆钢管损伤累积的材料子程序具有较高的计算精度,且其数值积分策略及用户材料子程序有效、可行,能够为单层网壳结构的抗震性能提供更加精确的分析与工程设计。

关键词：圆钢管损伤积累力学行为特点数值积分格式应力跌落用户材料子程序

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一个常微分方程数值积分格式及其应用

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数值计算与计算机应用 1992年第2期13卷 86-91页

作者：孟庆昌北京航天自动化控制研究所

上述方程是一个开环系统,加上控制方程形成闭环系统.控制方程是小参数方程,但它的系数是常系数.对于控制方程,我们采用隐式欧拉法进行求解.隐式欧拉法的计算公式如下:

关键词：微分方程数值积分格式

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地铁隧道非线性动力反应分析

地铁隧道非线性动力反应分析

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作者：张亚军中国地震局工程力学研究所

学位级别：硕士

本文系统回顾与总结了中外近年来关于地铁隧道地震反应及相关研究的发展与现状,并提出了一些存在的问题。文章从土体的动力本构模型、非线性动力有限元格式、边界条件以及地震波的输入等方面进行初步研究,并做了一定的改进。论文的主要... 详细信息

本文系统回顾与总结了中外近年来关于地铁隧道地震反应及相关研究的发展与现状,并提出了一些存在的问题。文章从土体的动力本构模型、非线性动力有限元格式、边界条件以及地震波的输入等方面进行初步研究,并做了一定的改进。论文的主要工作如下: 1、考虑到在地震作用下土体主要表现为弹塑性变形,本文选取试验参数相对较少、在工程上使用相对较多的D-P弹塑性模型作为土体本构模型。在工程计算中,一般把D-P模型作为理想弹塑性模型使用,这在计算静力作用时是可取的。然而,研究表明在循环荷载作用下土体表现出硬化现象。因此本文在理想D-P弹塑性本构模型的基础上考虑了硬化作用,将其改进为考虑硬化的D-P弹塑性本构模型,并推导了与有限元相结合的应力-应变关系矩阵。通过算例证明,考虑硬化的D-P本构模型比理想D-P本构模型在动力计算中更符合实际。 2、在数值积分方法上,本文选取了相对节省机时的显式逐步积分格式。数值算例表明:使用文献[34]引用的思路推导的非线性逐步积分格式在应用于二维有限元计算时存在容易发生漂移、不利于与非线性增量有限元相结合等缺点。因此,本文结合中心差分和单边差分推导了另一种非线性显式逐步积分格式,解决了上述问题。 3、针对隧道衬砌混凝土的剪切波速比隧道周围土体的剪切波速大很多,隧道衬砌作为研究的主要对象,往往单元划分的相对较细这一现象,应用显式有限元的稳定格式c s?t / ? x＜ 1计算得到在隧道区域使用的最大计算时步要比在周围土体区域使用的最大时步小得多。本文引用了周正华[59]提出的变时步积分方法,使用算例验证了此方法的精度,最终将其应用到二维动力有限元中,在计算土-隧道动力相互作用中大大节省了计算机时。 4、在边界处理上本文应用了一种精度可控的多次透射边界,在波动输入方面应用了波场分离技术。 5、最后,使用FORTRAN90语言编写了二维有限元程序,结合哈尔滨7381隧道工程,计算其在动力作用下的反应。

关键词：弹塑性本构模型显式有限元边界条件数值积分格式

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