梁板壳结构有限变形的普遍理论及其应用

统一地作出了梁板壳结构的运动学分析，第一次指出了有限转动矩阵的精确使用方法，从而建立起全部的完整有限变形理论，并推导出板壳有限变形的精确方程，使可替代von－Karman薄板大挠度方程。     

梁的有限变形完整理论及有限元列式

在历史上第一次提出了梁的有取变形的完整理论，抛弃了小位移，小应变，小转角，小加载步长等一切近似假设。利用这套理论可以精确地描述梁系结构的几何非线性行为，绝大多数情况下可以通过一次加载求得几何非线性问题的解。     

基于对数应变的有限变形弹塑性理论

引入对数应变,将小变形弹塑性理论移植到有限变形理论之中,形成了一套精确的有限变形弹塑性理论。     

2维梁有限变形的精确理论和近似理论

提出了用以判别梁的有限变形精确理论与近似理论的3条准则,在李明瑞的2维梁有限变形精确理论的基础上推导出几种合理的简化理论,将Reissuer-Simo理论补充成为完整的近似理论,通过算例对各种理论作了比较。     

对ANSYS的Link8杆单元的几何非线性性能的评述

为研究ANSYS的几何非线性性能，将杆的有限变形理论与ANSYS的样板单元Link8单元的几何非线性理论进行对比。采用能反映杆的几何非线性的跃变结构算例，对有限变形理论的杆单元与Link8单元的计算结果进行比较，结果表明：ANSYS的大变形计算只是一种近似的几何非线性计算，其平衡方程式是不精确的。其计算结果也是不精确的。     

2维梁有限变形精确理论和近似理论

提出了用以判别梁的有限变形精确理论与近似理论的３条准则，在李明瑞的２维染有限变形精确理论的基础上，推导出几种合理的简化理论，将Ｒｅｉｓｓｎｅｒ－Ｓｉｍｏ理论补充成为完整的近似理论，通过算例对各理论作了比较。     

曲壳有限变形研究之二：有限转动理论和数值算例

阐明了有限转动的特点和叠加规律，在此基础上推导了转轴的变分规律并具体应用于文《曲壳有限变形研究之一：理论及有限元列式》（见：詹福良，李明瑞，中国农业大学学报，１９９８，３（６），２８～３３）。算例表明：本文列式具有明显的平方收敛效率，并且计算结果与加载长无关，在牛顿极限加载步长之内，由于不受小加载步长，小转动量等的限制，对大多数问题可以通过１步加载直接求解。     

基于对数应变的有限变形弹塑性一致性算法

提出了与基于对数应变的精确有限变形弹塑性理论相应的一致性算法。该算法的计算结果相对于真实解具有一阶精度，且能够给出精确的应力更新公式、精确的弹塑性模量和平衡方程。最后用算例验证了此理论的正确性和算法的有效性。     

基于梁-壳混合教学单元的输气管道穿越地震断层模型

梁-壳单元通常被联合用来模拟输气管道,然而梁-壳单元的分布及其连接处的耦合问题一直是一个研究难点。为此,根据地震断层作用下输气管道变形特点,建立了基于梁-壳混合教学单元的输气管道穿越地震断层有限元模型,并考虑管道变形的计算效率和计算精度兼顾的要求,合理配置了梁、壳单元的分布。利用该模型,讨论了管道埋深、穿越角度、位错量、裂缝宽度对输气管道力学行为的影响规律。结果表明:管道埋深、穿越角度及位错量对管道位移及应变的影响较大,裂缝宽度影响较小;管道浅埋可以有效降低输气管道最大轴向应变;随着输气管道穿越角度的增大,最大轴向位移和最大轴向压缩应变明显减小;在断层两侧,应变及位移较大,远离断层,应变及位移迅速下降。研究成果为输气管道穿越地震断层的安全评价提供了理论依据。     

基于壳单元的连续型采空区埋地管道应变分析

采空沉陷区管道在地表变形的作用下会产生较大的应变,导致管道拉裂或屈曲失效,因而建立了三维连续型位移采空区管道应变数值计算模型,该模型使用非线性壳单元模拟管道,非线性弹簧模拟管土间相互作用。基于有限元模型,分析了管道应变空间分布特征及其随主要影响因素的变化规律。结果表明:连续型采空沉陷作用下管道会产生与地表一致的垂向位移,管道内弯曲应变远小于轴向应变;采空沉陷区管道的轴向应变随着覆岩岩性硬度的增强而增加,随着走向长度、开采深度的增加而增加,而煤层采厚对轴向应变几乎没有影响;管道内压、管道埋深、管土间摩擦折减因数的增加均会导致管道轴向应变的增大,增加管道壁厚能够有效减小管道的轴向应变。     

一种新的等参数弯管单元——非线性分析

管道弯头强度的非线性分析是个重要的研究课题。本文采用有限单元法中一种新的有效的四结点等参数弯管单元,对弯头进行几何非线性分析及材料非线性分析,导出了非线性的应变位移矩阵和材料非线性弹塑性矩阵。     

基于应变准则的采空暗悬管道的安全性评价

管道穿越采空区时可能形成暗悬,长距离的暗悬会使管道产生较大的应力应变,严重时会造成管道拉断失效。基于非线性有限元法,建立了三维暗悬管道力学计算数值模型,采用基于应变的设计准则对采空暗悬管道进行安全性评价。模型考虑了管材、管土相互作用及几何大变形多重非线性因素,采用非线性土弹簧单元模拟管土作用,采用壳单元描述管道变形。分析了暗悬管道在不同工况下的应力应变响应,对比了采用基于应力与基于应变失效准则判断暗悬管道极限状态的差异。分析结果表明:基于应力的准则偏于保守;基于应变的准则能够更多地利用管材的塑性性能。研究成果可为管道的完整性管理与安全评价提供理论参考。     

粘弹性阻尼的钢结构高层建筑非线性静力分析

随着我国高层钢结构建筑增多,对于粘弹性阻尼钢结构建筑的非线性静力分析十分必要。本文基于有限元理论对粘弹性阻尼钢结构高层建筑进行非线性静力分析,研究结果表明:在恒轴力荷载作用下,钢结构框架的应力、应变最大位置在柱脚和梁端,框架的荷载位移滞回曲线是比较饱满的梭形;粘弹性阻尼器布置在底部位置的减震效果优于没有布置粘弹性阻尼器的建筑,且位移和变形较小;粘弹性阻尼器对高层钢结构的最大剪力和最大位移有明显的抑制作用。     

基于几何非线性圆拱动力模型的拱形温室自振周期分析

针对拱形温室结构动力分析中的杆件弯曲振动问题，采用直接刚度法，对拱形温室自振特性进行研究。在分析拱的弯曲变形、剪切变形、轴向压缩变形、二阶效应以及基于分布质量的平动惯性力和转动惯性力的基础上，建立了圆拱的位移控制方程，求解得到了非线性平转动Timoshenko圆拱动力模型。由定解条件，得到了特征方程，通过求解特征方程，给出了拱形温室自振周期的计算方法。利用本研究模型及其退化模型，计算了拱棚和典型拱形温室结构在不同模型下的自振周期，分析了不同模型的计算结果，分析表明，本研究建立的几何非线性可压缩平转动Euler梁模型可用于拱形温室结构自振周期计算。     

基于BP-MC方法的断层区管道可靠性分析

走滑断层是埋地管道常见的地质灾害。断层引发的地面位移往往使管道变形过大而失效,开展断层区管道可靠性分析对管道的安全评估具有重要意义。为此,基于非线性有限元软件ABAQUS建立穿越走滑断层的X80钢管道有限元模型,计算管道几何尺寸、地表位移、内压以及土壤类型等多因素影响下管道的设计应变,形成工程中管道设计应变的有限元数据,基于该数据库创建了BP双隐层神经网络的设计应变预测模型,建立了基于应变准则的极限状态方程,结合MC(Monte Carlo)法,开展了走滑断层区X80管道的可靠性计算,并进行了管道可靠性的影响因素分析。BP-MC方法计算结果准确,运行时间成本低,适用于断层作用下管道的可靠性分析。(图6,表3,参28)     

层合非圆截面柱壳的非线性振动分析

在Timoshenko-Mindlin假设和Donnell型板壳理论基础上研究了层合非圆截面柱壳的非线性振动，得出了考虑剪切变形和面内转动惯量影响的层合非圆截面柱壳的一般非线性运动控制方程。对两端夹支椭圆截面柱壳，假设其振动形式解，用迦辽金法得到一组关于时间函数的非线性微分方程，以谐波平衡法求解，给出了数据计算结果，并就圆柱壳结果和已有文献作了比较。     

一种新的等参数弯管单元一线性分析

管道弯头的强度研究是个很重要的问题。本文采用有限单元法中一种新的、有效的等参数四节点弯管单元,分析了弯头的应力与变形。导出了线性分析的应变位移矩阵及刚度矩阵。     

加筋壳体结构分析

作者用半解析有限条法分析了加筋圆柱壳。将壳体沿轴向划分为大单元、环向的力学量和几何量均展为正交系的级数形式,轴向采用多项式位移函数,与一般有限元法比较,该方法能以少得多的单元获得较精确的结果。     

复合材料层合板高阶剪切变形理论位移模式的研究

在总结现有复合材料层合板高阶理论的基础上，推导出一种基于整体-局部位移假设的1，2-3高阶剪切变形理论，使其既满足层间位移、应力连续条件，也满足上、下自由表面条件。比较了应用该高阶理论的位移有限单元数值的计算结果。证明了此高阶理论既能很好地描述剪切变形效应，又能较好地计算整体位移参数和横向剪切应力。     

EVP模型及其在预压处理软土路基水平位移计算中的应用

【目的】研究将EVP模型应用于预压荷载作用下软土路基水平位移计算的可行性,为软土路基稳定性的评价与控制提供支持。【方法】通过绘制应力和应变增长路径变化的图形,分析了真空预压、堆载预压以及真空 堆载联合预压法加固软土路基时土体的应力和应变变化,介绍了EVP模型的基本公式和计算过程,提出了用该模型表示软黏土的应力－应变关系,结合经典比奥固结理论,推导了考虑蠕变的预压荷载作用下软土固结变形的有限单元计算方法,并进行了工程实例计算。【结果】1）不同预压方法的应力路径和应变路径均不相同;2）用EVP模型描述不同预压荷载作用下软黏土的应力－应变关系时,其具有不考虑应力路径和不划分主、次固结的优越性;3）在比奥固结理论中,用EVP模型反映软土的物理方程时,能全面描述考虑弹黏塑性质的软土路基的固结变形,可准确计算软土路基的水平位移;4）EVP模型的软土土体黏性参数ψ/V和塑性参数λ/V对水平位移都有比较明显的影响。【结论】用EVP模型反映软土的弹黏塑性的本构关系时,可相对准确地计算预压荷载作用下软土路基的水平位移。