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题名有限元中弹性连接单元的刚度矩阵
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作者
张军锋
胡连超
温珺博
耿玉鹏
李杰
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机构
郑州大学土木工程学院
中建七局交通建设有限公司
河南濮泽高速公路有限公司
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出处
《结构工程师》
2023年第6期28-34,共7页
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文摘
针对常用有限元软件中弹性连接单元的刚度矩阵开展研究。类似普通梁单元刚度矩阵的分析方法,将弹性连接单元的空间受力状态分解为伸缩、弯曲和扭转三种独立的模式进行分析,并提出两种方式推导弯曲受力模式下的刚度矩阵。对于弯曲受力状态下的刚度矩阵,明确了MIDAS中弹性连接单元输入参数包括弯曲和剪切刚度系数、弹性连接长度和剪切距离比R在刚度矩阵中的表现形式,给出了其刚度矩阵的理论表达式;阐明了剪切距离比R的力学意义,即用以考虑弹性支承两端因剪力传递的弯矩,其对结构的影响只体现在杆端位移结果中,杆端力始终满足静力平衡条件而不受R的影响,并且在R取0.5时,MIDAS中弹性连接的单元刚度矩阵与普通欧拉梁单元的刚度矩阵最为接近。同时通过分析对比,明确了ANSYS和ABAQUS中弹性连接单元的弯剪效应是独立的,这与MIDAS中弹性连接单元在不考虑剪切距离比R时的特性一致。研究成果既有助于理解弹性连接单元刚度矩阵,又为其工程应用提供了参考。
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关键词
弹性连接单元
刚度矩阵
平面弯曲受力
剪切距离比
有限元软件
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Keywords
elastic connection elements
stiffness matrixes
plane bending condition
shear distance ratio
FEM software
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分类号
TU3
[建筑科学—结构工程]
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