ANSYS中结构刚度矩阵的求解

!"#$#中结构刚度矩阵的求解! 叶! 勇"，李厚民# （"$华侨大学 机电学院，福建 泉州! %&#’""；#$湖北工学院 机械工程系，湖北 武汉! (%’’&)） 摘! 要：应用 *+,-,有限元 分析 定性数据统计分析pdf销售业绩分析模板建筑结构震害分析销售进度分析表京东商城竞争战略分析 软件对桁架结构进行了静强度分析，得出了各杆件的位移结果。利用 ./010*+语言开发的计算结构系统刚度程序 得到其整体刚度矩阵，与其内部命令得出的单元刚度矩阵合成的整体刚度矩阵比较，两者结果完全一致，从而证明了它的实用性。 关键词：*+,-,有限元；桁架；刚度矩阵 中图分类号：2(("! ! ! ! ! ! 文献标识码：*! ! ! ! ! ! 文章编号："’’3 4 (("(（#’’(）’& 4 ’’3( 4 ’% ! ! 在工程中对结构进行受力分析是至关重要的，传统的方法 是在结构分析中以力为基本未知量，借助于变形协调方程求 解，称为力法。但在大型结构中往往不可能用传统方法逐一分 析每个构件所受力。结构分析的另一种方法是以位移为基本 未知量，借助平衡方程求解，称为位移法。在位移法求解过程 中最重要的就是结构整体刚度矩阵的获取，大型通用有限元分 析软件 *+,-,便是利用求解结构的位移从而求得结构所受内 力及应力。 %& 基本理论 图 "! 轴向拉伸杆件受力示意图 ! ! 从结构中取出第 !根杆如图 " 所示，设杆件只受轴向拉伸 或压缩（杆件单元）。其中单元两端的轴力分别记为 "!# 和 " ! $ ， 即为节点力；!表示是结构中的第 !根杆；#和 $表示轴力作用 于 #端或 $端；%# 和 %$ 分别是 #、$两端的位移，即节点位移 ［"］。 由图 " 可得到杆件的伸长为 %& ’（ & ( %# ) %$）) & ’ %# ) %$ ! ! 由胡克定律求出： "!$ ’ *+ & %& ’ ) *+ & %# ( *+ & %$ ! ! 再由平衡方程可求出： "!# ’ ) " ! $ ’ *+ & %# ) *+ & %$ ! ! 引用称为刚度系数的下列记号： ,!## ’ *+ & , ! #$ ’ ) *+ & ,!$# ’ ) *+ & , ! $$ ’ *+ } & ! ! 则 "!# 和 " ! $ 的表达式可写成： "!# ’ , ! ## %# ( , ! #$ %$ "!$ ’ , ! $# %# ( , ! $$ % } $ （"） ! ! 节点力由节点位移表达的方程式（"）即为杆件 ! 的单元 刚度方程，把单元刚度方程写成矩阵的形式，即： "!# "[ ]!$ ’ ,!## , ! #$ ,!$# , ! $ [ ] $ %# %[ ]$ （#） 或缩写成： ［-5］［.5］［!5］ ! !［-5］称为单元刚度矩阵。由式（"）或式（#）可知当在排除 杆件的刚体位移前提下，如果知道了杆件两端的位移 %# 和 %$， 则杆件所受节点力便可求出。对于由多根杆件组成的结构，在 求出每根杆件单元的单元刚度矩阵后，通过适当的迭加组合便 可求出结构系统的整体刚度矩阵［/］，然后根据整体刚度方程 求出每根杆件所受节点力，从而达到求解目的。当求解承受弯 矩、扭矩和轴向力的多自由度空间结构的刚度矩阵时，只需要 在位移矩阵［!］中增加相应的 "#，0#，##，$#，求解原理及过程和 平面结构或构件的计算方法相同。 ’& 具体算例 ’$ %& 问题描述 图 #! 桁架结构示意图 ! ! 如图 # 所示，" 长为 "#5，横截面积为 ’$ 65# 的桁架结构， 右端固定，在左端 4 - 方向施加 " 个 #’’’+ 的力，中间 4 - 施 加 "’’’+的力。 ’$ ’! 桁架有限元模型的建立 ·(3· 789 "3! +8 & #’’(:"# ! ! ! ! ! ! ! 机械研究与应用 ;<=>*+?=*@ 0<,<*0=> A *BB@?=*1?/+ ! ! ! ! ! ! ! ! 第 "3 卷! 第 & 期 #’’( 年 "# 月 ! 收稿日期：#’’( 4 ’3 4 ’# 作者简介：叶! 勇（"C33 4），男，湖北利川人，讲师，硕士，研究方向：工程结构计算及仿真分析。 万方数据 建模时考虑到桁架主要在平面内受力，所以选用 !"#$% 单 元（二维二节点杆单元），在施加边界条件时根据图 & 所示，将 结构上面最右边端点的移动自由度 ’(，’) 约束，下面最右端 端点的移动自由度 ’(约束。取材料物理常数为：弹性模量 ! * +, - . %/0 12，泊松比 ! * /, +。通过命令流的方式在 3#4(4 中建立有限元模型，位移计算结果见图 +，命令流如下［&］： 5 16710 78，%，!"#$% ！!定义单元类型 6，%，/, 9，， :1，7)，%，，+-;- :1，16)(，%，，/, +！!定义材料常数 #，，-，/，/，，，， ⋯⋯ #，，&<，=，/，，，，！!定义节点 7，%，& ⋯⋯ 7，&，< ！!建立单元 >，9，3!! >，&，’( ?，+，?(，@ &/// ?，<，?(，@ %/// ！!施加约束和载荷 4A!B7 ?"#"4C 图 +D 桁架结构位移结果示意图 !" 刚度矩阵的求解 !, #" 单元刚度矩阵 待计算模型建立好之后，经 3#4(4进行自动计算，得到每 根杆件端点的位移、内力及应力等数值结果。在求桁架结构整 体刚度矩阵前必须先求出每根杆件的单元刚度矩阵。单元刚 度矩阵的求解可用 3#4(4 内部的非公开命令 5 >7E’F 来实 现，对上述命令流文件稍加修改即可求解。 ⋯⋯ ⋯⋯ 5 A’81’8，G1，A’8，，！!将指定求解内容输出到 G1, A’8 文 件里 5 >7E’F，@ %，，，% ！!求解单元刚度矩阵 ⋯⋯ D D 0 个单元的刚度矩阵分别为（由于篇幅有限只列出其中 < 个单元的刚度矩阵）。 7HIJK2I;L MNKO;P QR 2SIJT; >A? * 0, :2UJKNK V2T;RPQMI * &&, 48"??#744 :386") ?A6 7!7:7#8 & % /, -<=7 W /- @ /, =-<7 W /- @ /, -<=7 W /-D /, =-<7 W /- & @ /, =-<7 W /- /, %%9&7 W /0 /, =-<7 W /- @ /, %%9&7 W /0 + @ /, -<=7 W /- /, =-<7 W /- /, -<=7 W /- @ /, =-<7 W /- < /, =-<7 W /- @ /, %%9&7 W /0 @ /, =-<7 W /-D /, %%9&7 W /0 ⋯⋯ 48"??#744 :386") ?A6 7!7:7#8 + % /, -<=7 W /- /, =-<7 W /- @ /, -<=7 W /- @ /, =-<7 W /- & /, =-<7 W /- /, %%97 W /0 @ /, =-<7 W /- @ /, %%9&7 W /0 + @ /, -<=7 W /- @ /, =-<7 W /- /, -<=7 W /-D /, =-<7 W /- < @ /, =-<7 W /- @ /, %%9&7 W /0 /, =-<7 W /- /, 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·90· 第 %0 卷D 第 - 期 &//< 年 %& 月 D D D D D D D 机械研究与应用 :7GC3#"G3! 674736GC ‘ 311!"G38"A# D D D D D D D D BQY %0D #Q - &//<]%& 万方数据 !"#$ %（&#"’ ( )）* !+,#"’ -#"’ % &#"’ ( !"#$!!+,#"’ !"#$ % ./0123（!"#$ 4 )） &#"’ %（!"#$ ( )）!!+,#"’ 4 -#"’ #" - % 5，! !6"7 % !6"7 4 ) 1（!6"7） % 111（ -） $!##" !3$6,2 % )8 0/11 .-!6#（!.+’，91"0，!3$6,2，-!#:（)），&.’，.+’’$6（)）） #" - % )，!3$6,2 -#"’ % 1（ -!#:（ -）） !"#$ %（ -#"’ ( )）* !+,#"’ -#"’ % -#"’ ( !"#$!!+,#"’ !"#$ % ./0123（!"#$ 4 )） 111（ -） %（!"#$ ( )）!!+,#"’ 4 -#"’ $!##" ! % )8 0/11 .-!6#（!.+’，91"0，!，&6"7（)），&.’，.+’’$6（)）） - % ) -’（ 1+,;, < =$< )）- % > ! % ! * -!3;#; ( - #" - % )，! -’（&6"7（ -）< !$< 8< 8#8）3?$! !23-’ % !23-’ 4 ) -’（&#"’ < 13< 111（ -））3?$! 76-3$（&+!-3，>88@）&#"’，111（ -），&6"7（ -） ！输出刚度矩阵 ABCDEFG（&#"’，111（ -））% &6"7（ -） ABCDEFG（ 111（ -），&#"’）% &6"7（ -） $12$ 76-3$（&+!-3，>88@）111（ -），&#"’，&6"7（ -） ！输出刚度矩阵 ABCDEFG（&#"’，111（ -））% &6"7（ -） ABCDEFG（ 111（ -），&#"’）% &6"7（ -） H H H $!#-’ H H $!#-’ $!##" -’（!,/36:< =3< ) < /!#< 1+,;,< $I< 8）3?$! ! % )8 0/11 .-!6#（!.+’，91"0，!，,6"7（)），&.’，.+’’$6（)）） ! % ! * -!3;#; #" - % )，! -’（,6"7（ -）< !$< 8< 8#8）3?$! !,/22 % !,/22 4 ) -’（&#"’ < 13< 111（ -））3?$! 76-3$（,+!-3，>88@）&#"’，111（ -），,6"7（ -） ⋯⋯ ⋯⋯ H H 由程序计算得出的桁架整体刚度矩阵为： H H H H )H H @H H ( J< KL8888888888M 4 8@ H H H H >H H @H H H L< JK8888888888M 4 8@ H H H H @H H JH H ( L< JK8888888888M 4 8@ H H H H @H H NH H ( )< @88888888888M 4 8J H H H H @H H @H H H >< )KL888888888M 4 8J H H H H )H H JH H H L< JK8888888888M 4 8@ H H H H >H H JH H ( )< )@>888888888M 4 8J H H H H JH H JH H H )< )@>888888888M 4 8J H H H H )H H NH H ( J< KL8888888888M 4 8@ H H H H )H H LH H ( L< JK8888888888M 4 8@ H H H H )H H 5H H ( )< @88888888888M 4 8J H H H H )H H )H H H >< NOJ888888888M 4 8J H H H H >H H NH H ( L< JK8888888888M 4 8@ H H H H >H H LH H ( )< )@>888888888M 4 8J H H H H >H H >H H H >< 58K888888888M 4 8J H H H H 5H H NH H ( J< KL8888888888M 4 8@ H H H H NH H NH H H K< >OJ888888888M 4 8J H H H H 5H H LH H H L< JK8888888888M 4 8@ H H H H LH H LH H H >< 58K888888888M 4 8J H H H H 5H H 5H H H >< NOJ888888888M 4 8J 其中第 ) 列和第 > 列分别表示在整体刚度矩阵中的行号 和列号，第 5 列则是相应位置处的刚度系数。桁架结构共有 @ 个节点 )8 个自由度，由于其中 5 个自由度被约束，所以刚度矩 阵应该是阶矩阵，与程序计算结果吻合（程序计算结果中第 K 行和第 K 列全为零）。将 N 个单元刚度矩阵按照节点的编码进 行迭加组合便可得到整体刚度矩阵，其结果与程序计算结果完 全一致。 !" 结论 刚度矩阵的计算是有限元分析中的一个重要问题，虽然很 多大型有限元计算软件都能在后处理模块中直接求出结构的 内力、应力和位移，但如果能得到结构的整体刚度矩阵，对于理 解结构或构件的几何和物理特征有着直接的帮助作用。计算 结果证明所采用的 > 种刚度矩阵计算方法是有效的，对于其它 的多自由度大型结构也可以采用这两种方法进行计算。 参考文献： ［)］H 王勖成，邵H 敏<有限单元法基本原理和数值方法（第 > 版）［B］< 北京：清华大学出版社，)OONP ［>］H 任H 重< CQARA实用分析教程［B］<北京：北京大学出版社，>885P ·JN· S"1 )NH Q" J >88KT)> H H H H H H H 机械研究与应用 BMUVCQFUCW EMAMCEUV X CYYWFUCDFZQ H H H H H H H H 第 )N 卷H 第 J 期 >88K 年 )> 月 万方数据 ANSYS中结构刚度矩阵的求解 作者： 叶勇， 李厚民 作者单位： 叶勇(华侨大学,机电学院,福建,泉州,362011)， 李厚民(湖北工学院,机械工程系,湖北,武汉 ,430068) 刊名： 机械研究与应用 英文刊名： MECHANICAL RESEARCH & APPLICATION 年，卷(期)： 2004，17(6) 被引用次数： 1次 参考文献(2条) 1.王勖成.邵敏 有限单元法基本原理和数值方法 1997 2.任重 ANSYS实用分析教程 2003 相似文献(10条) 1.期刊论文 陈淮.盛朝晖.Chen Huai.Sheng Zhaohui 巨型 框架 财政支出绩效评价指标框架幼儿园园本课程框架学校德育工作框架世界古代史知识框架质量保证体系框架图 一次框桁架结构体系隔震减震性能研究 -工业建筑 2009,39(2) 通过在巨型框架一次框桁架结构中增加隔震装置,得到巨型框架一次框桁架结构隔震减震体系.采用ANSYS有限元程序对该隔震减震体系进行了隔震减震动力 时程计算,得到该结构体系在多条地震波作用下的地震响应.计算结果表明,巨型框架一次框桁架结构隔震减震体系是一种抗震性能良好的结构体系,可改善巨型 结构的受力,具有优良的抗震性能:主、次框架顶点位移相对于巨型框架一次框桁架结构的顶点位移明显减小,主框架位移最大减少约47%,次框架最大减少约 64%;主框架地震内力最大值响应低于巨型框架一次框桁架结构,剪力减少约33%,弯矩减少约34%.计算结果对巨型结构的抗震 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 有较大的参考价值. 2.期刊论文 吴新元.马如进.陈艾荣.金玉泉 加劲桁架悬索桥的主梁挠曲扭转刚度分析 -上海公路2005,""(4) 板桁组合加劲梁由于其优良的空气动力稳定性在大跨悬索桥中经常被采用.本文通过ANSYS有限元程序建立不同长度的节段有限元模型,施加不同方式的等效 荷载,然后由有限元模型计算的变形来反算梁体的抗弯和抗扭刚度.从而为悬索桥的动力分析建模和风洞试验模型简化提供依据.最后以某悬索桥为例,对直接采 用板桁组合梁和等代梁两种方式建立的模型进行了动力结果比较. 3.学位论文 张纯玉 拱形波纹板-桁架组合体系屋盖受力性能分析 2006 为了改善拱形波纹屋盖结构的稳定性能，提高其承载力及使用跨度，尤其在半跨荷载作用下的稳定性能，本文在国内学者对拱形波纹钢屋盖的研究成果的 基础上，提出以拱形波纹钢屋盖为基础，合理增设一定的钢管拱桁架及相应的纵向连系构件，即其加固或改进形式—拱形波纹板-桁架组合体系屋盖，以改善该 结构在我国的应用状况。并利用大型通用有限元分析软件ANSYS，建立了波纹拱结构以及其改进形式结构的有限元计算模型，对比了两种结构极限承载力、破坏 模态等受力性能，具体包括以下内容： 1、系统综述了目前国内外对拱形波纹钢屋盖结构的发展及研究状况，总结了该结构在科研及应用中存在的问题，提出改善该结构应用状况、提高其承载力 的一种加固或改进方法。 2、由于对拱形波纹板-桁架组合体系屋盖结构的研究尚处于起步阶段，具体施工 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 还有待于进一步研究。故在本文中仅提出该组合体系在工程应用中拟 采用的节点及支座形式。 3、根据正交试验方法，利用ANSYS有限元分析软件，对30m、36m、42m及45m四种跨度的两种结构在不同的矢跨比、板厚、拱桁架形式、截面尺寸、高度、 桁架间距等参数的常用变化范围内，考虑不同的荷载分布方式等，进行了98种类型，即196个例子的有限元参数分析。在此基础上比较两种结构的极限承载力、 屈曲破坏模态，系统的分析了组合体系承载力的影响因素、探索经济适用的结构形式。并得出这种加固或改进方式有效地提高了结构的承载力、使用跨度以及 控制了变形大的问题，是一种经济有效的新型结构体系。 4、综述了目前各领域对初始缺陷的研究方法，并利用一致模态法，初步探讨初始几何缺陷对组合结构体系承载力的影响。 4.期刊论文 叶勇.朱若艳 基于有限元分析的结构优化设计方法 -机械2004,31(11) 提出了利用ANSYS优化分析功能对结构进行优化分析的方法,通过十杆桁架的优化分析介绍了用有限单元法解决实际问题,实现优化设计的全过程,说明了用 ANSYS优化分析功能实现结构优化分析的可行性,从而为其它复杂结构的优化分析提供了新的方法和科学依据. 5.学位论文 史睿 川气东输管道工程支井河桁架跨越结构分析 2009 跨越设计是油气管道输送工程设计的重要的组成部分，而桁架跨越结构以其结构简单，布置灵活，施工技术成熟等优点被广泛用于100米以下的中小型跨越 工程。川气东输管道工程巴东支井河跨越即采用桁架跨越方式。 支井河桁架跨越工程的合理设计要求跨越结构既要在各种可能的工况下满足工程强度、稳定性要求，又要兼顾省材和降低投资。本文围绕这一目标，使用 ANSYS有限元分析软件对桁架跨越结构进行结构优化设计、稳定性分析、模态分析和地震动态响应分析，针对其中所涉及的难题进行探讨，以期对桁架跨越设计 具有指导性价值。 本文首先建立若干桁架跨越结构的优化模型，对结构强度、挠度以及质量与桁架杆件截面尺寸和桁架截面形式等优化设计变量的关系作了分析，并重点对 桁架截面形式的影响进行分析，并得出一些有意义的结论：三角形截面桁架最优，其次是梯形，矩形最差；变截面桁架在强度、挠度方面和等截面桁架相当 ，但耗材量前者要少得多；虽然变截面桁架耗材比等截面桁架少得多，但是它的某些腹杆长短不一，这增加了桁架的制作难度，可能会提高成本。在优化分析 之后，对有必要进行稳定性分析的模型进行桁架杆件的屈曲分析，验证桁架跨越结构的安全性。 然后，对优化设计分析中表现较好的模型进行了动态分析，包括模态分析、地震谱分析和地震波瞬态分析。通过对这些模型地震响应的分析，对其抗震能 力进行总结：跨越结构跨中和支座处是出现最大应力次数最多的地方，对抗震设计起控制作用；在进行强度设计时，应同时考虑结构的最大应力和结构跨中挠 度的大小；从截面形式来看，三角形截面桁架的抗震性能最好，其次是梯形，矩形结构最差，对于同种截面形式的等截面桁架和变截面桁架，抗震性能差不多 ，但变截面形式更加省材、美观。 最后，对桁架跨越结构的支座进行了初步的分析，对其受力情况及应力分布做了初步的了解，发现支座的几处危险点。文章最后还对研究内容及结论进行 了总结，并提出了一些未尽研究、值得进一步探讨的问题。 6.学位论文 黄宇峰 交错桁架结构体系的楼板与钢桁架间的滑移性能研究 2003 交错桁架结构体系的楼板与钢桁架间通常用栓钉等剪力连接件连接,因而交界面上的滑移是不可避免的现象,不考虑滑移就不能真实地反映出交错桁架结构 体系的楼板与钢桁架的相互作用.该文从弹性体基本弯曲理论出发,根据贝努利梁假定,建立了滑移S与截面剪力V之间的微分方程组.由于截面剪力V沿桁架跨度的 分布是可以求出的,因而可以用数值分析方法中的龙格-库塔法求解这一微分方程组,进而得到滑移S沿桁架跨度的分布.在滑移求出之后,由各构件各自受力平衡 ,就可以得到考虑滑移后的构件中内力分布及挠度、转角等.有限元方法是分析交错桁架结构体系的楼板与钢桁架间滑移的一种重要手段,是验证理论分析结果的 一种重要途径.该文构建了交错桁架结构体系的楼板与钢桁架交界面上滑移的ANSYS模型,把楼板、钢桁架杆件和剪力连接件分别用板单元、刚架单元、连接单元 这三种单元来模拟.其中连接单元是滑移有限元分析中的关键之一,该文是通过用三个相互正交的弹簧来模拟剪力连接件的作用.最后该文通过ANSYS有限元程序 ,验证理论分析的结果,得到了交错桁架结构体系的楼板与钢桁架交界面上滑移的分布规律,滑移的影响因素及滑移对挠度的影响. 7.会议论文 张纯玉.司炳君.侯燕 一种新型的空间结构—金属拱型波纹板杂交体系屋盖 2006 由于金属拱型波纹屋盖受力性能复杂,工程事故频出,尤其在半跨荷载作用下更容易失稳,为改善该结构的稳定性能,提高承载力及使用跨度,本文提出在拱型 波纹屋盖的基础上增设一定的装配式钢管拱桁架即杂交体系屋盖.并采用ANSYS软件对36m跨的两种结构体系进行分析比较,得出在质量提高较小的条件下,杂交体 系破坏时的位移极小,且由于破坏模态的变化,使承载力得到明显的提高. 8.学位论文 刘东营 基于有限元分析的组合桁架计算理论研究 2005 组合桁架以其良好的受力性能和适用性能，在桥梁和高层建筑中具有广泛的应用前景和显著的经济效益。本文首先较详细地介绍了与本课题相关的国内外 组合梁的研究和发展概况，同时再对本课题试验研究的钢--混凝土组合桁架在国内外的试验研究情况及其工程实用价值分别进行了详尽的论述和分析。运用 ANSYS有限元分析软件结合试验情况建立了考虑滑移作用的组合桁架的空间模型，并把数值计算结果与试验结果做了对比分析，取得良好的一致性。在此基础上 ，又深入研究了组合桁架混凝土翼板的剪力滞后特征，讨论了考虑荷载形式、宽跨比、跨高比、钢混凝土界面之间的滑移等因素对混凝土翼缘板等效宽度取值 的影响，并把分析结果和 规范 编程规范下载gsp规范下载钢格栅规范下载警徽规范下载建设厅规范下载 作了对比。 　　随后阐述了组合桁架的受力机理，并且运用数值手段分析了各种因素对组合桁架刚度的影响，提出了挠度的简化算法，又通过对组合桁架进行的模态分析 ，明确了组合桁架的振动特征以及可能发生的破坏形态。最后总结了全文的主要结论并提出了有待进一步进行试验研究与理论分析的问题。 9.学位论文 王建萍 RBF神经网络在平面桁架损伤检测中的应用研究 2005 现代工程结构正在向大型化、复杂化、自动化、连续化方向发展，复杂的服役环境使结构的安全受到威胁。为了保证安全、避免灾难，实时、在线、准确 地进行结构损伤识别的技术研究受到了广大学者和工程技术人员的重视。 本文以国内外大量有关结构损伤识别分析为基础，论述和研究了基于模态参数进行结构损伤诊断的理论与方法，提出了用柔度差值曲率法进行结构损伤识 别的思想与方法。本文利用ANSYS有限元分析软件对一个平面桁架模型进行了模态分析，并用APDL语言编制程序计算该结构的柔度差值曲率。通过对平面桁架的 模拟损伤识别，证实了基于柔度差值曲率法的损伤定位方法的可行性。 10.学位论文 王志平 多维多点输入下单榀钢管拱桁架非线性地震反应分析 2008 钢管拱桁架是当前应用较多的一种大跨空间结构体系，广泛应用于人群密集或配置重要设施的公共场所。对于大跨度拱桁架结构，地震动的行波效应和多 维地震作用的影响不可忽视。因此，考虑行波效应和多维地震作用，对拱桁架结构在多维多点输入下的非线性地震反应分析有着重要的工程实用价值。围绕这 一课题，本文以跨度84m的单榀钢管拱桁架结构为研究对象，采用ANSYS有限元程序，考虑结构自重、几何非线性和材料非线性，运用支座大质量法时程分析模 型，分析该结构在多维多点输入下的非线性地震反应。本文的主要工作如下: 1.比较该结构在单维输入和多维输入，一致输入和多点输入的反应。结果表明:多维多点输入时，跨中上、下弦杆件和1/8跨处下弦杆件的轴力响应随视波 速的减小其值明显增大，上、下弦杆件受力(轴力)比更多维一致输入更均匀，下弦进入塑性的杆件明显增多；多点输入时，水平X向分量单独作用对特征点的位 移响应比竖向分量单独作用大，跨中Z向位移随着视波速减小其响应明显变大，且多维地震作用与水平X向分量单独作用的响应差也明显逐渐变大；多点输入时 ，水平X向分量单独作用对关键杆件的轴力响应比竖向分量单独作用大，多维地震作用与水平X向分量单独作用的响应差基本随着视波速的减小而逐渐减小，多 维地震作用各关键杆件轴力响应最值所对应的视波速不同。可见，分析结构在地震作用下的动力响应，需考虑多维激励和地震动的行波变化，在可能范围内多 选几种波速计算，取其最不利响应。 2.选用El Centro波、宁河波和人工波，多维一致输入，分析结构在不同地震波作用下的动力响应。结果表明:该结构的总体位移和轴力响应在宁河波作用 下最大，人工波次之，El Centro波最小。 3.对该跨度结构取三种矢跨比，分析结构不同矢跨比在多维一致输入和视波速100m/s多维多点输入下的反应。结果表明:结构的特征点位移和轴力响应，总 体是多点输入大于一致输入；上弦杆轴力最值基本随着矢跨比的减小而增大，下弦杆轴力最值变化不大；一致输入时，特征点位移和下弦杆件塑性发展程度随 着矢跨比的减小而减小；波速100m/s多点输入时，特征点X向位移仍随着矢跨比的减小而减小，但特征点Z向位移和下弦杆件塑性发展程度却随着矢跨比的减小 而增大。特征点Z向位移和下弦杆件塑性发展程度指标，在这两种输入法下随矢跨比的变化竟出现截然相反的变化规律。可见，正确的分析地震作用下结构的动 力响应随矢跨比的变化规律时，须多点输入地震动激励。 引证文献(1条) 1.程东霁 自动扶梯金属刚架结构的分析及其优化[学位论文]硕士 2006 本文链接：http://d.wanfangdata.com.cn/Periodical_jxyjyyy200406034.aspx 授权使用：武汉理工大学(whlgdx)，授权号：fb6fc65c-0986-4897-9022-9e3400f51b9f 下载时间：2010年11月20日