• ISSN 0258-2724
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变曲率曲线梁的单元刚度矩阵分析

董长军 刘世忠 李爱军

董长军, 刘世忠, 李爱军. 变曲率曲线梁的单元刚度矩阵分析[J]. 西南交通大学学报, 2017, 30(3): 474-481. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.2017.03.006
引用本文: 董长军, 刘世忠, 李爱军. 变曲率曲线梁的单元刚度矩阵分析[J]. 西南交通大学学报, 2017, 30(3): 474-481. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.2017.03.006
DONG Changjun, LIU Shizhong, LI Aijun. Element Stiffness Matrix Analysis for Variable Curvature Curved Beam[J]. Journal of Southwest Jiaotong University, 2017, 30(3): 474-481. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.2017.03.006
Citation: DONG Changjun, LIU Shizhong, LI Aijun. Element Stiffness Matrix Analysis for Variable Curvature Curved Beam[J]. Journal of Southwest Jiaotong University, 2017, 30(3): 474-481. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.2017.03.006

变曲率曲线梁的单元刚度矩阵分析

doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.2017.03.006
基金项目: 

国家自然科学基金资助项目(51368032,51568036)

甘肃省科技计划资助项目(1606RJYA231)

详细信息
    作者简介:

    董长军(1979—),男,工程师,博士研究生,研究方向为桥梁结构设计理论,E-mail:Dongchangjun.1979@163.com

Element Stiffness Matrix Analysis for Variable Curvature Curved Beam

  • 摘要: 针对单元刚度矩阵多为隐函数,不便于直接应用的问题,在极坐标系下,假定变曲率曲线梁剪心和形心重合,根据卡氏第二定理,推导了一种显式变曲率曲线梁单元悬臂端柔度矩阵的解析解公式.该公式先将其柔度矩阵退化到经典的形式;再通过求逆运算得到变曲率曲线梁单元悬臂端刚度矩阵;最后根据静力平衡条件与结点位移的任意性获得曲线梁的单元刚度矩阵.以两端固定曲线梁为例,利用MATLAB编程与ANSYS有限元计算结果进行了对比,结果表明:竖向位移和扭转角相差都在5%以内,两者的误差较小,验证了单元刚度矩阵对变曲率曲线梁计算的有效性;矩阵中的元素可用带参数的显函数表达,且所有参数都可直接引用,说明了它的正确性.

     

  • 姚玲森. 曲线梁[M]. 北京:人民交通出版社,1989:206-235.
    李惠生,张罗溪. 曲线桥梁结构分析[M]. 北京:中国铁道出版社,1992: 121-129.
    邵荣光,夏凎. 混凝土弯梁桥[M]. 北京:人民交通出版社,1994: 204-239.
    孙广华. 曲线梁桥计算[M]. 北京:人民交通出版社,1995: 7-31.
    童根树,许强. 薄壁曲梁线性和非线性分析理论[M]. 北京:科学出版社,2004: 91-102.
    吴鸿庆. 结构有限元分析[M]. 北京:中国铁道出版社,2000: 183-198.
    WANG T M, MERRILL T F. Stiffness coefficients of noncircular curved beams[J]. Journal of Structural Engineering, 1988, 114(7): 1689-1699.
    邱波. 非线性的变曲率薄壁曲梁单元[J]. 广西交通科技,1998,23(4): 18-21. QIU Bo. Nonlinear analysis of variable curvature thin-walled curved beams[J]. Guangxi Science and Technology of Communication, 1998, 23(4): 18-21.
    王银辉,陈山林. 考虑初曲率影响的变曲率箱梁空间有限元分析[J]. 中国公路学报,2007,20(6): 18-21. WANG Yinhui, CHEN Shanlin. Spatial finite element analysis for variable-curvature box girder with initial curvature[J]. China Journal of Highway and Transport, 2007, 20(6): 18-21.
    传光红,陈以一,童根树. 变截面Timoshenko梁的单元刚度矩阵[J]. 计算力学学报,2014,31(2): 265-272. CHUAN guangHong, CHEN Yiyi,TONG Genshu. Element stiffness matrix for Timoshenko beam with variable cross-section[J]. Chinese Journal of Computational Mechanics, 2014, 31(2): 265-272.
    刘铁林,赵阳,吴金国. 面内变形曲梁的显式单元刚度矩阵[J]. 沈阳建筑大学学报:自然科学版,2013,29(6): 985-988. LIU Tielin, ZHAO Yang, WU Jinguo. Explicit element stiffness matrix for curved beam with in-plane deformation[J]. Journal of Shenyang Jianzhu University: Natural Science, 2013, 29(6): 985-988.
    齐东春,沈锐利,刘章军,等. 悬索桥有限元计算的三节点空间鞍座单元[J]. 西南交通大学学报,2014,49(6): 942-947. QI Dongchun, SHEN Ruili, LIU Zhangjun, et al. 3-Node sptial saddle element for finite element calculation of suspension bridge[J]. Journal of Southwest Jiaotong University, 2014, 49(6): 942-947.
    张戎令,杨子江,朱学辉,等. 基于频率计算系杆拱桥吊杆张拉力的实用公式[J]. 西南交通大学学报,2015,50(5): 823-829. ZHANG Rongling, YANG Zijiang, ZHU Xuehui, et al. Practical formulas to calculate suspender tension based on frequency[J]. Journal of Southwest Jiaotong University, 2015, 50(5): 823-829.
    张清华,黄灿,卜一之,等. 大跨度钢斜拉桥制造误差的传播及其效应特性[J]. 西南交通大学学报,2015,50(5): 830-837. ZHANG Qinghua, HUANG Can, BU Yizhi, et al. Fabrication error propagation properties of key components of large-span cable-stayed bridges with steel box girder[J]. Journal of Southwest Jiaotong University, 2015, 50(5): 830-837.
    刘浪,杨万理,李乔. 深水桥梁墩水耦合抗震分析方法[J]. 西南交通大学学报,2015,50(3): 449-453. LIU Lang, YANG Wanli, LI Qiao. Seismic analysis method of deep-water bridge pier and water couplingr[J]. Journal of Southwest Jiaotong University, 2015, 50(3): 449-453.
    TSAVDARIDISK D, MELLO C. Vierendeel bending study of perforated steel beams with various novel web opening shapes through nonlinear finite-element analyses[J]. Journal of Structural Engineering, 2012, 138(10): 1214-1230.
    MOHAMADI S M, MOFID M, MCCABE S. Empirical model of the moment-rotation curve of beam-to-beam bolted flush endplate connections[J]. Journal of Structural Engineering, 2013, 139(1): 66-72.
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出版历程
  • 收稿日期:  2015-06-22
  • 刊出日期:  2017-06-25

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