變截面空間梁單元?jiǎng)偠染仃嚰暗刃ЫY(jié)點(diǎn)荷載公式.pdf

1、變截面單元是指截面參數(shù)在整個(gè)或部分單元長度上發(fā)生變化的桿件，可以與受力情況相協(xié)調(diào)，達(dá)到經(jīng)濟(jì)美觀的效果。由于以上特點(diǎn)，工程中變截面單元的應(yīng)用越來越廣泛，變截面單元的計(jì)算分析也越來越重要。本文結(jié)合國家游泳中心“水立方”結(jié)構(gòu)關(guān)鍵技術(shù)研究課題，對變截面梁單元有限元分析進(jìn)行了研究。 總結(jié)了變截面單元的常用形式，并進(jìn)行分類，回顧了變截面單元的應(yīng)用情況及國內(nèi)外研究現(xiàn)狀，介紹了單元彈性剛度矩陣及等效結(jié)點(diǎn)荷載的常用推導(dǎo)方法。 通過比較分析

2、，提出采用傳遞矩陣法推導(dǎo)變截面空間梁單元的彈性剛度矩陣。論述了傳遞矩陣法的基本原理，導(dǎo)出剛度矩陣與傳遞矩陣的關(guān)系式，從變截面梁單元的構(gòu)成特點(diǎn)出發(fā)，提出了傳遞矩陣的兩種推導(dǎo)方法——整體分析法與子結(jié)構(gòu)分析法，通過推導(dǎo)分析證明了子結(jié)構(gòu)分析法在推導(dǎo)單元?jiǎng)偠染仃囍械撵`活性，并給出變截面空間梁單元彈性剛度矩陣的通用表達(dá)式。 根據(jù)以上原理和通用公式，推導(dǎo)了幾種常用變截面空間梁單元彈性剛度矩陣的具體表達(dá)式，并運(yùn)用變截面單元懸臂梁算例驗(yàn)證剛度矩陣

3、表達(dá)式的精確度；對雙錐型圓管及矩形管單元進(jìn)行了詳細(xì)的研究，提出了雙錐型單元?jiǎng)偠刃拚禂?shù)，給出常用雙錐型圓管及矩形管單元的剛度修正系數(shù)表，以供廣大設(shè)計(jì)人員參考；提出了特殊變截面梁單元?jiǎng)偠染仃嚨耐ㄓ帽磉_(dá)式，舉例說明了復(fù)雜變截面單元的簡化方法。 比較了等效結(jié)點(diǎn)荷載的推導(dǎo)方法，采用傳遞矩陣法推導(dǎo)變截面單元的等效結(jié)點(diǎn)荷載，定義了結(jié)點(diǎn)荷載狀態(tài)向量、狀態(tài)變量等基本概念，論述了推導(dǎo)結(jié)點(diǎn)荷載狀態(tài)向量的方法——整體分析法與子結(jié)構(gòu)分析法，推導(dǎo)了等效結(jié)

4、點(diǎn)荷載的通用公式，并給出不同外荷載作用下連續(xù)變截面單元結(jié)點(diǎn)荷載狀態(tài)向量的通用表達(dá)式，外荷載主要包括：均布荷載，集中荷載，彎矩，扭矩及軸力。 利用以上方法和公式，推導(dǎo)了幾種常用連續(xù)變截面單元在不同外荷載作用下的等效結(jié)點(diǎn)荷載公式，用力法驗(yàn)證了公式的精確度，并進(jìn)行算例分析。對雙錐型變截面單元，推導(dǎo)了等截面單元的等效結(jié)點(diǎn)荷載公式，介紹了利用子結(jié)構(gòu)分析法得到雙錐型單元等效結(jié)點(diǎn)荷載的過程。 為了將以上推導(dǎo)的公式實(shí)用化，編制了計(jì)算變截