静力非线性分析概论

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《静力分析举例》课件

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SolidWorks Simulation概述
SolidWorks Simulation是SolidWorks软件的一个插件,主要用于结构分析和优化。
静力分析特点
SolidWorks Simulation提供了易于使用的界面和强大的分析功能,适合初学者使用。
应用领域
广泛应用于机械、电子、航空航天等领域,帮助工程师快速进行结构分析和优化。
静力分析举例
目录
• 静力分析概述 • 静力分析的实例 • 静力分析的软件实现 • 静力分析的应用领域 • 静力分析的未来发展
01 静力分析概述
静力分析的定义
静力分析是结构分析的一种方法,用 于研究结构在静载荷作用下的响应, 即结构在不变的、非振动的载荷作用 下的响应。
它主要用于确定结构在给定静力载荷 作用下的位移、应力、应变等参数。
静力分析的目的
01
验证结构的强度和刚度是否满足设计要求。
02
预测结构的最大承载能力。
为优化设计提供依据,改进结构的设计。
03
静力分析的步骤
建立结构的数学模型
将实际结构简化为计算 模型,包括确定结构的 几何形状、材料属性、 边界条件等。
施加静力载荷
根据实际情况,将静力 载荷施加到计算模型上 。
求解方程
通过数值方法求解建立 的结构方程,得到结构 的位移、应力、应变等 参数。
结果评估
对求解结果进行评估, 判断结构的性能是否满 足设计要求。
02 静力分析的实例
实例一:简单梁的静力分析
总结词
简单梁的静力分析是静力分析中最基础的例子,主要考察梁 在均布载荷和集中载荷作用下的弯曲变形和应力分布。
详细描述
实例三:实际工程结构的静力分析

第二讲_钢筋混凝土结构基本理论-非线性分析

第二讲_钢筋混凝土结构基本理论-非线性分析

(4)砼受压应力--应变曲线已知 砼应力—应变曲线影响因素较多,如应变梯度、梁顶面荷 载引起的侧向压力、纵筋和箍筋的侧向约束、加荷速度等, 要准确地确定是非常困难的。目前有很多可供选用。 为简化计算,目前仍较多的采用素砼应力-应变曲线对受弯 和偏压(拉)构件非线性分析; 砼的极限压应变 u 是应力-应变曲线的一个重要的变形特 u 与很多因素有关,其值在较大的范围内变动。试 征值, 验表明, 轴心受压时, 0.002 ;
2.2 构件截面的弯矩--曲率关系分析方法
截面非线性分析是结构和构件非线性分析的基础; 在弯矩和轴力作用下,截面的非线性分析主要是求解截面 的弯矩--曲率关系,据此可分析构件刚度的变化、开裂、 钢筋屈服、承载力极限状态时的特征值。
2.2.1 基本假定
(1)平截面假定 这是线弹性理论的基本假定。 对RC构件,大量试验表明,若钢筋和砼粘结良好,测量应 变的标距又大于裂缝间距,则实测应变基本上符合平截面 假定。 须注意,平截面假定只适应于一定区段长度内的平均应变, 而对某一特定截面(如裂缝截面),此假定不适用。 由于采用平截面假定大大简化了计算,且力学概念明确, 因此为大多数国家广为采用;采用该假定计算正截面承载 力的误差一般都在10%以内。
钢筋混凝土结构基本理论
第二讲:钢筋混凝土非线性分析
主要内容:
• • • • 混凝土结构截面的非线性分析 截面非线性分析的一般方法 构件的非线性全过程分析 (杆系)结构的非线性全过程分析
1
RC构件截面的非线性分析
1.1 轴心受力构件
RC轴心受拉和受压是最基本的手里状态,掌握这两类构件 受力全过程的一般规律及其分析方法,是了解和分析其他 各类构件和结构非线性性能的基础。

非线性分析

非线性分析

当F?Ku时的结构分析(非线性分析简介)1、引言1.1结构分析起源1.2有限元分析历史2、非线性的特征2.1材料非线性2.2几何非线性2.3边界条件非线性3、非线性有限元分析的概念3.1小应变3.2非线性应变-变形关系(几何方程)3.3非线性应力-应变关系(本构方程)3.4更新平衡方程3.5增量迭代求解方法4、大变形:更多关于几何非线性4.1总体拉格朗日方法4.2更新的拉格朗日方法4.3欧拉方法5、塑性:更多关于材料非线性5.1时间非相关行为5.2时间相关行为5.3屈服准则5.4硬化5.5蠕变(或称徐变)5.6粘弹性和粘塑性5.7橡胶和弹性体6、更多关于边界条件非线性6.1接触和摩擦7、非线性动力分析7.1动力问题求解方法7.2隐式解法7.3显式解法7.4两种方法的对比8、虚拟制造9、一些实用信息9.1非线性分析过程9.2网格细分和重划分10、应用实例10.1汽车业:汽车玻璃的非线性仿真辅助分析10.2航空业:Sikorsky Aircraft应用非线性求解方案解决设计瓶颈10.3土木工程:充气坝的非线性仿真分析,协助其运行一次成功10.4医疗器械:非线性有限元分析用于心血管器械的设计和安置1、引言结构和机械工程中的分析意味着基于工程原则的合适分析程序的应用,目的在于确定设计中结构的、热学的以及多种物理场的完整性。

对于简单结构,这些分析可以通过使用解析公式或其它方法解决。

更多时候,涉及到复杂部件或结构组装的分析就需要用到计算机仿真技术,这是虚拟产品开发(VPD)的一个组成部分。

用于此类分析的主要工程软件基于有限元方法,在过去50年里,有限元分析成功应用于航空、汽车、能源、制造、化工、电子、医学等所有主要工业领域。

事实上,有限元方法是现代计算机设计工程的主要突破之一。

1.1结构分析起源结构力学的起源可以追溯到伊萨克·牛顿和罗伯特·虎克等早期科学家。

对于一个刚度为K(单位N/m)的简易弹簧,自由端受力F(单位N)的作用,虎克得到了力荷载与引起的位移u之间简单的线性关系:f=Ku,此即虎克定律。

ANSYS-1-非线性分析概述

ANSYS-1-非线性分析概述

第一章钢筋混凝土结构非线性分析概述1.1 钢筋混凝土结构的特性1.钢筋混凝土结构由两种材料组成,两者的抗拉强度差异较大,在正常使用阶段,结构或构件就处在非线性工作阶段,用弹性分析方法分析的结构内力和变形无法反映结构的真实受力状况;2.混凝土的拉、压应力-应变关系具有较强的非线性特征;3.钢筋与混凝土间的黏结关系非常复杂,特别是在反复荷载作用下,钢筋与混凝土间会产生相对滑移,用弹性理论分析的结果不能反映实际情况;4.混凝土的变形与时间有关:徐变、收缩;5.应力-应变关系莸软化段:混凝土达到强度峰值后有应力下降段;6.产生裂缝以后成为各向异形体。

混凝土结构在荷载作用下的受力-变形过程十分复杂,是一个变化的非线性过程。

1.2 混凝土结构分析的目的和主要内容《混凝土结构设计规范》(GB50010-2002)中新增的主要内容:(1)混凝土的本构关系和多轴强度:给出了单轴受压、受拉非线性应力-应变(本构)关系,混凝土二轴强度包络图、三轴抗压强度图和三轴应力状态破坏准则;(2)结构分析:规范概括了用于混凝土结构分析的5类方法,列入了结构非线性分析方法。

一、结构分析的基本目的:计算在各类荷载作用下的结构效应——内力、位移、应力、应变根据设计的结构方案确定合理的计算简图,选择不利荷载组合,计算结构内力,以便进行截面配筋计算和采取构造措施。

二、结构分析的主要内容:(1)确定结构计算简图:考虑以下因素:(a)能代表实际结构的体形和尺寸;(b)边界条件和连接方式能反映结构的实际受力状态,并有可靠的构造措施;(c)材料性能符合结构的实际情况;(d)荷载的大小、位置及组合应与结构的实际受力吻合;(e)应考虑施工偏差、初始应力及变形位移状况对计算简图进行适当修正;(f)根据结构受力特点,可对计算简图作适当简化,但应有理论或试验依据,或有可靠的工程经验;(g)结构分析结果应满足工程设计的精度要求。

(2)结构作用效应分析:根据结构施工和使用阶段的多种工况,分别进行结构分析,确定最不利荷载效应组合。

钢筋混凝土预制门窗框架的非线性分析与设计

钢筋混凝土预制门窗框架的非线性分析与设计

钢筋混凝土预制门窗框架的非线性分析与设计钢筋混凝土预制门窗框架作为建筑结构中重要的组成部分,在现代建筑中得到了广泛应用。

为了确保框架结构的安全性与稳定性,在设计过程中需要进行非线性分析与设计。

本文将针对钢筋混凝土预制门窗框架的非线性分析与设计进行探讨,包括材料特性、荷载分析、静力分析、非线性分析方法与设计准则等内容。

首先,钢筋混凝土材料具有很好的抗压强度和韧性,但其受拉强度相对较低。

因此,在进行非线性分析与设计时,需要准确了解钢筋混凝土材料的特性。

包括材料的应力-应变关系、弹性模量、屈服强度、抗剪强度等参数。

根据实验数据进行材料参数的估计,确保分析结果的准确性。

其次,在进行荷载分析时,需要考虑到场地的特殊情况以及门窗框架所承受的实际荷载,包括风荷载、地震荷载和温度荷载等。

根据设计规范和实际应用需求,进行合理的荷载计算。

接下来,静力分析是非线性分析与设计中的一项关键内容。

静力分析通过对结构的各个构件进行力学计算,得到结构的内力分布、位移变形等信息。

在门窗框架中,对于受力较大的构件,如梁柱等,需要进行详细的静力分析,以确保结构的安全性与稳定性。

非线性分析方法是钢筋混凝土预制门窗框架设计中的核心内容。

常用的非线性分析方法包括有限元分析方法和杆件模型分析方法。

有限元分析方法通过将结构划分为有限个单元,通过求解各个单元的力学方程,得到结构的整体响应。

杆件模型分析方法则将结构简化为杆件模型,在计算中考虑构件的非线性效应。

根据实际工程要求和计算的复杂程度,选择合适的非线性分析方法进行分析与设计。

最后,设计准则是钢筋混凝土预制门窗框架非线性分析与设计的依据。

在设计过程中,需要参考国家标准和建筑规范,确保结构的安全性与稳定性。

并根据实际使用条件和设计目标,进行合理的设计。

综上所述,钢筋混凝土预制门窗框架的非线性分析与设计是确保结构安全和稳定的重要步骤。

通过准确了解材料特性、进行荷载分析、静力分析、非线性分析方法与设计准则,在设计过程中能够有效预测结构的响应,确保门窗框架的安全性与稳定性。

混凝土结构中的非线性分析方法研究

混凝土结构中的非线性分析方法研究

混凝土结构中的非线性分析方法研究一、引言混凝土结构是现代建筑中常用的结构形式之一,其特点是具有较好的强度和耐久性。

随着建筑设计和建造技术的不断发展,建筑结构也越来越复杂,因此需要更加精确的分析方法来对结构进行评估和优化。

非线性分析方法就是一种能够模拟混凝土结构在高负荷下的行为的方法,本文将对混凝土结构中的非线性分析方法进行详细研究。

二、混凝土结构的非线性行为混凝土结构在高负荷下会出现非线性行为,主要表现为以下几个方面:1. 材料非线性混凝土材料的本构关系是非线性的,其强度随着应力增加而不断增加,但增长速度逐渐减缓。

此外,混凝土还存在着裂缝和损伤等问题,这些都会影响其力学性能。

2. 几何非线性混凝土结构的变形过程中,结构的几何形状也会发生变化,这种变化会引起应力的变化,从而导致结构的非线性行为。

3. 边界条件非线性混凝土结构的边界条件也会影响其力学性能,例如支座的变形和约束条件的变化等都会引起结构的非线性行为。

三、混凝土结构的非线性分析方法混凝土结构的非线性分析方法主要包括以下几种:1. 静力分析静力分析是一种利用力学理论和数值计算方法对结构进行力学分析的方法。

静力分析中通常假设结构的变形是线性的,因此只能用于分析一些较为简单的结构。

2. 动力分析动力分析是一种利用结构在地震或其他动力载荷下的响应来评估结构稳定性的方法。

动力分析通常使用有限元法或其他数值计算方法来模拟结构的响应。

3. 非线性分析非线性分析是一种能够模拟结构在高负荷下的行为的方法,它能够考虑结构的材料非线性、几何非线性和边界条件非线性等因素。

非线性分析通常包括弹塑性分析、弹性-完全塑性分析和弹性-损伤分析等方法。

四、非线性分析方法的应用非线性分析方法在混凝土结构中的应用主要包括以下几个方面:1. 结构设计非线性分析方法能够模拟结构在高负荷下的行为,因此能够更加精确地评估结构的稳定性和安全性,从而为结构设计提供更加可靠的依据。

2. 结构检测非线性分析方法能够对结构的变形、裂缝和损伤等问题进行评估,从而为结构检测和维修提供依据。

钢筋混凝土双肢剪力墙非线性静力有限元分析


钢 筋 混 凝 土双 肢 剪 力墙 非线 性 静 力有 限元 分 析
委 旭 , 庆 轩 史
( 安 建 筑 科 技 大学 土 木 工 程 学 院 , 西 西安 70 5 ) 西 陕 1 0 5
摘 要 : 用有限 元软 件 AB 利 AQUs中的混 凝 土损 伤 塑性 模 型 , 用分 离式 方 法建 立 有 限元 模 型 , 采 对 钢 筋 混凝 土双肢 剪 力墙进 行 了非 线性 分析 ; 与试 验 结果进 行对 比分析 的 基础 上 , 在 选取 了用 于钢 筋 混 凝 土剪 力墙 非 线性 有 限元分 析 的材料 破 坏 准则和 本 构关 系进行 建模 ; 通过 数值 计 算 , 分析 了轴压
r to a i s,r i f r e e t r to o t e a sf i d s r b i n,m a g na o en o c m n a i f s e lb r or wa l it i uto r i lc mpo nt tr u a i ne s si r p r to a l s p n de h a i o c plng e m o b a i c pa iy, du tlt s we l s a — pt r to f ou i b a a n e rng a ct c iiy, f iur s p f a l e ha e or r i o c d o r t c pld s a wa l. The r s t i i a e ha t e a t r t t a i l e nf r e c nc e e ou e he r ls e uls nd c t t t h f c o s ha x a c ompr s i n a i e so r to, r i o c me r to o s e l b r , s n d pt r to f c pln be m enf r e nt a i f t e a s pa — e h a i o ou i g a sgn fc n l fe t he m e h nia b ha i r f r i f r e c nc e e c pl d he r wa l i iia t y a f c t c a c l e v o o e n o c d o r t ou e s a ls,a he nd t

静力弹塑性分析方法

静力弹塑性分析方法(pushover法)的确切含义及特点结构弹塑性分析方法有动力非线性分析(弹塑性时程分析)和静力非线性分析两大类。

动力非线性分析能比较准切而完整的得出结构在罕遇地震下的反应全过程,但计算过程中需要反复迭代,数据量大,分析工作繁琐,且计算结果受到所选用地震波及构件恢复力和屈服模型的影响较大,一般只在设计重要结构或高层建筑结构时采用。

静力弹塑性分析方法,是对结构在罕遇地震作用下进行弹塑性变形分析的一种简化方法,从本质上说它是一种静力分析方法。

具体地说,就是结构计算模型上施加按某种规则分布的水平侧向力,单调加载并逐级加大;一旦构件开裂(或屈服)即修改其刚度(或使其推出工作),进而修改结构总刚度矩阵,进行下一步计算,依次循环直到结构达到预定的状态(成为机构、位移超限或达到目标位移),从而判断是否满足相应的抗震能力要求。

静力弹塑性分析方法(pushover法)分为两个部分,首先建立结构荷载-位移曲线,然后评估结构的抗震能力,基本工作步骤为:第一步:准备结构数据:包括建立模型、构件的物理参数和恢复力模型等;第二步:计算结构在竖向荷载作用下的内力。

第三步:在结构每层质心处,沿高度施加按某种规则分布的水平力(如:倒三角、矩形、第一振型或所谓自适应振型分布等),确定其大小的原则是:施加水平力所产生的结构内力与第一步计算的内力叠加后,恰好使一个或一批构件开裂或屈服。

在加载中随结构动力特征的改变而不断调整的自适应加载模式是比较合理的,比较简单而且实用的加载模式是结构第一振型。

第四步:对于开裂或屈服的杆件,对其刚度进行修改,同时修改总刚度矩阵后,在增加一级荷载,又使得一个或一批构件开裂或屈服;不断重复第三、四步,直到结构达到某一目标位移(当多自由度结构体系可以等效为单自由度体系时)或结构发生破坏(采用性能设计方法时,根据结构性能谱与需求谱相交确定结构性能点)。

对于结构振型以第一周期为主、基本周期在2s以内的结构,pushover方法能够很好地估计结构的整体和局部弹塑性变形,同时也能揭示弹性设计中存在的隐患(包括层屈服机制、过大变形以及强度、刚度突变等)。

材料非线性对独塔斜拉桥静力分析的影响研究



l期 16・ 第0 年 1 5 23 1第 3 7卷 1 1月
山 西 建 筑
矩和轴力组合作用下 , 其非 线性 特性采用单元 初应力 刚度矩 阵的 竖向应力 最大值出现在塔柱上 , 值约 为 1 a左右 , 主要是 其 2 MP 这 方法 计入 。大位 移 效应 利用 A S S程序 中的有 限位 移 理论 考 因为塔柱 承担着斜 拉索 的竖 向分力 和 自身 的重 力 。主梁 轴 向压 NY
3 侧墙待拱 圈成 型后 立模现浇 , 虑到现场施 工单位技术 实 ) 考 力及取材难 易 , 将拱上填料 由固化粉煤灰调 整为素混凝 土。 4 先施工桥 台后座 , ) 再进行 台后填 土 , 然后 施工拱上填 料 , 同

ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
ka P
桩 端 土 容 许 承 栽 力
时刻 台后填 土标高不得低于拱上填料标高 。 5 桥头设置两 道 2a ) m无 缝伸缩 缝 , 其缝 内填料 用锯 末屑 与
2 2 斜 拉桥 有 限元模 型 的建 立 .
建立斜拉 桥几何 实体模 型时作 了如下 假定 和近 似处理 , 型 模 从墩底 的沉井顶 盖开始建起 , 用 A S S自底 向上 的建模 方法 。 采 NY 在 主梁锚 固区 , 用两个 纵 向的肋梁 结构来 模拟锚 固区混凝 土 , 采 以简化 索梁锚 固区的实体构造 , 达到协调 变形 的 目的。 在对几何 实体模 型进行离散模拟 时, 、 、 塔 墩 梁采用 三维实 体 单元 Sl 6 oi 5进行 网格划 分 , d 斜拉索采 用 Ln l ik0单元 模拟 。因为 实体 单元节点与索单元节点并不重合 , 以必 须通过在 指定 坐标 所
关键词 : 独塔斜拉桥 , 非线性静 力分析 , 材料 非线性 , 几何非线性 中图分类号 : 4 82 U 4 .7 文献标识 码 : A

ANSYS结构静力分析

使用与任何其它类型分析的同一系列的命令来建模和进行非线性分析。同样,无论你正 在进行何种类型的分析,你可从用户图形界面 GUI 选择相似的选项来建模和求解问题。
第4页
ANSYS非线形分析指南
基本过程
力矩、位移、转动或这些项目的任意组合上。另外,每一个项目 可 以有不同的收敛容限值。 对多自由度问题,你同样也有收敛准则的选择问题。
当你确定你的收敛准则时,记住以力为基础的收敛提供了收敛的绝对量度,而以位移 为基础的收敛仅提供了表观收敛的相对量度。因此,你应当如果需要总是使用以力为基础 (或以力矩为基础的)收敛容限。如果需要可以增加以位移为基础(或以转动为基础的)收 敛检查,但是通常不单独使用它们。
图 1─1 非线性结构行为的普通例子
非线性行为的原因 引起结构非线性的原因很多,它可以被分成三种主要类型:
状态变化(包括接触) 许多普通结构的表现出一种与状态相关的非线性行为,例如,一根只能拉伸的电缆可能
是松散的,也可能是绷紧的。轴承套可能是接触的,也可能是不接触的, 冻土可能是冻结的,也 可能是融化的。这些系统的刚度由于系统状态的改变在不同的值之间突然变化。状态改变也 许和载荷直接有关(如在电缆情况中), 也可能由某种外部原因引起(如在冻土中的紊乱 热力学条件)。ANSYS 程序中单元的激活与杀死选项用来给这种状态的变化建模。
如果你预料你的结构的行为将从线性到非线性变 化,你也许想要在系统响应的非线性 部分期间变化时间步长。在这样一种情况,你可以激活自动时间分步以 便随需要调整时间 步长,获得精度和代价之间的良好平衡。同样地,如果你不确信你的问题将成功地收敛,你 也许想要使用自动时间分步来激活 ANSYS 程序的二分特点。
无论何时只要平衡迭代收敛失败二分法将把时间步长分成两半然后从最后收敛的子步自动重启动如果已二分的时间步再次收敛失败二分法将再次分割时间步长然后重启动持续这一过程直到获得收敛或到达最小时间步长由你指定
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2.6 非线性静力分析的主要目的通过静力非线性分析主要可以得到:(1) 得到结构在水平荷载作用时内力和变形的全过程,得到结构的最大承载能力和极限变形能力,即基底最大剪力-顶点最大位移,包括楼层位移、层间位移角和顶点位移等重要指标,可以估计相对与设计荷载而言的结构承载力的安全储备大小。

(2) 得到结构首次出现塑性铰位置和各个阶段的塑性铰出现先后顺序和对应的分布状态,可以判断结构是否符合强柱弱梁、强剪弱弯等设计要求,根据塑性铰可以判断结构的薄弱层。

(3) 得到结构在不同的受力阶段下楼层侧移和层间位移角沿高度的分布,校核最大层间位移角是否满足相关规范中规定的结构在多遇地震和罕遇地震作用下的最大层间位移角限值,并结合塑性铰的分布情况可以检查是否存在薄弱层。

(4) 得到结构在不同受力阶段时各部分塑性内力重分布的情况,结合塑性铰先后出现的顺序及分布,进而检查设计的多道设防意图是否能够实现。

(5) 得到结构在每一层的层剪力-层间位移角曲线,可以作为弹塑性层模型时程分析需要的各层等效层刚度。

(6) 得到结构总承载力-顶点位移曲线,它综合表示结构在各个受力阶段的能力和性能。

经过转换,把弹塑性分析得到的结构性能曲线称为“能力曲线”。

可与“需求曲线”进行比较,地震反应谱曲线可以作为“需求曲线“。

如果“需求曲线”和“能力曲线”有交点,则表示结构可以抵抗该地震,交点称为“结构性能表现点”,交点对应的位移就是结构在地震作用下的顶点位移,对该位移处结构的各项性能进行分析,可以得到结构在地震作用下的表现。

如果“需求曲线”和“能力曲线”没有交点,则表示该结构抵抗地震的能力不足,结构不合格。

参考文献:西安科技大学(硕士学位论文)==人字形支撑钢框架结构弹塑性受力性能分析。

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