实干、实践、积累、思考、创新！ Tag: 结构工程博士 结构工程师 程序员 结构抗震设计 振动控制 光伏支架 加固改造 软件研发 编程 弹塑性 有限元 超高层 超限设计
实干、实践、积累、思考、创新。 新书《有限单元法 Python编程》即将出版！！这是一本介绍Python进行有限元编程的书籍。书本由我和团队成员沈雪龙、吴金诚、赵颖一起编写。这是继《PERFORM-3D原理与实例》、《有限单元法——编程与软件应用》、《结构地震反应分析——编程与软件应用》后，我们团队编写的第四本著作。对这本书感兴趣的朋友可以关注。 The new book “Finite Element Method Python Programming” is about to be published! This is a book that introduces Python for finite element programming. The book was …
实干、实践、积累、思考、创新。 时间忙 就用图记录下来 不整理的东西都是没用的。 相关内容 ( Related Topics) [01]. Plate With Hole Stress Analysis [带孔平板应力分析] [02].Analysis of a Euler–Bernoulli beam with Abaqus [Abaqus欧拉-伯努利梁分析] [03].Torsion analysis by thermal analogy …
实干、实践、积累、思考、创新。 前不久做的某嵌岩桩三桩承台有限元分析，承台比较厚，柱尺寸较大、桩直径较大，柱投影曲线与桩投影曲线部分重叠。对于普通三桩承台，规范主要给出的是梁配筋模式，而对于这个承台，其实从宏观尺度上看，已经不是梁的受力方式，而是桁架受力模式。因此做这个有限元分析的目的主要是大致分析其真实传力模式，从而辅助设计。这里做个简单记录，具体数值模拟细节不过多描述，主要看看趋势。 有限元模型 FEM Model 柱、桩、承台混凝土采用C3D8R实体单元，钢筋采用T3D2桁架单元，混凝土采用塑性损伤本构，钢筋采用各向同性理想弹塑性材料。钢筋通过Embedded方式内嵌于混凝土。模拟主要考虑承台顶筋及底筋。竖向力及支座约束通过参考点与相应的控制面Coupling耦合的方法设置。 竖向位移 Vertical Displacement 承台顶的竖向位移约为5mm，桩顶的竖向位移约为2mm，考虑实际桩长约30m，承台顶实际竖向位移不大于20mm。 承台钢筋应力 Steel Stress 承台顶部钢筋受力较小，不大于70Mpa，最大应力集中在柱底。承台底部钢筋最大应力达240MPa，为拉力，钢筋未屈服，最大应力集中在承台底部跨中，钢筋在桩顶范围应力是很小。 混凝土受压损伤 Damage of Concrete Compression 承台、桩整体的混凝土的整体损伤均比较小，大部分范围损伤指数小于0.1。 混凝土受拉损伤演化 Damage Evolution of Concrete Tension 混凝土的受拉损伤主要从两桩之间承台的底部展开，局部扩展到侧面，承台类似支撑在桩之间的梁。承台顶面及桩的范围基本无受拉损伤。 从承台内部看，混凝土的受拉损伤主要从桩之间围成的三角椎范围，靠近柱底及承台顶面受拉损伤较小，桩主要受压，无受拉损伤。 …
实干、实践、积累、思考、创新。 最近做的某转换节点的几个不同方案尝试。 通过分析这些FEM，还是能加深对节点传力的理解。 截些图记录吧，忙起来，就用“图”的方式记录。 PS: 一个特别的感悟是，就是在YJK中设想的简化模型，可能与实际模型可能差别很大，得实体有限元分析一下，会更清晰。得具体实际分析。 相关博文( Related Topics) [01] [工具][软件][规范] 广东省标准《高层建筑混凝土结构设计规范》反应谱计算工具 [02] [结构力学][结构设计] 两端固支梁弯矩为0点距端部的距离 [03] [抗震][结构设计][规范] 非抗震设计情况下混凝土柱的“轴压比”可达多大？ [04] [结构设计][动力学] YJK中CQC振型组合地震力的复核 [05] [结构设计][楼梯] 混凝土楼梯施工图笔记 [06] [结构][设计][规范] 关于结构倾覆力矩计算公式的另一种理解 [07] [结构设计][规范] 结构整体倾覆力矩及抗倾覆力矩的计算——以YJK为例 …
坚持实干、坚持实践、坚持积累、坚持思考，坚持创新。 和小伙伴讨论斜梁的挠度计算问题，然后想到了两个斜梁的计算。直接用上图说话吧。 采用PFSAP （ [有限元][编程][日记] PFSAP：平面框架弹性静力分析程序 ）进行计算，如下： 两个斜梁，主要区别是支座条件不同。左边梁是两端铰接，右边梁底部支座是铰接，顶部支座只约束竖向平动。 弯矩图 剪力图 轴力图 支座反力 变形图 由以上分析可见，左边梁和右边梁 弯矩图和剪力图是一样的，但左边梁没轴力，右边梁有轴力。同时变形图也不一样。左边梁其实是一个斜着放的简支梁。 另外，如果把这两根梁平着放，那受力状态就完全一样了，即便右端支座约束不同。因为平着放的时候，在竖向力作用下，水平向无伸长，支座水平向是否有约束不影响结果。 欢迎关注 “结构之旅” 微信公众号
坚持实干、坚持积累、坚持思考，坚持创新。 当节点无限细化，本来就是没有扭转一说，一个无限小的点就只有平动，扭转、转角这些都是抽象为结构单元后才有的，是用一个点去表征实际上不是一个点受力行为及变形特征时候产生的。如我们平时说的弯曲、剪切等等这些变形特性，理论上都为结构行为，都是多个点按一定规律变形后的一个行为。一根梁或者板，本来是有体积的，当抽象为一个线和面时，厚度方向的尺寸就忽略了，为了描述这个厚度方向上的变形特性及行为，就引入了转角。 因此。当无限喜欢去看一根梁的时候，把这个梁再划分，再看里面也有点，这个点就没啥转动不转动而言了，里面的点只有3个平动自由度，但是这些所有的点的平动自由度组合起来就可以描述这根梁的弯曲变形。 实体单元本意是用来描述真实的体，因为节点只有平动自由度。 在动力分析中也有类似的概念，如扭转惯量。扭转惯量也是抽象后评估结构扭转惯性力矩用的，是多个节点质量按一定规律作用后形成的，当把结构划分足够细，那每一个点也不存在扭转惯量，只有3个方向的平动质量。 微信公众号 ( Wechat Subscription) 欢迎关注 “结构之旅” 微信公众号
实干、实践、积累、思考、创新。 最近研究舒适度，做些算例测算。对两端铰接、两端固接、一端固接一端铰接、悬臂等截面梁进行振型分析，获得各类梁的前三阶振型，并对振型向量进行最大位移值归一化，并利用归一化后的振型向量求解前3阶振型的振型质量。测试算例梁截面统一为，梁截面为200X200，梁长度为1000mm，沿梁长划分80个单元，振型的质量通过公式 \({M_n} = \int_0^L {m(x)\phi _n^2(x)dx} \) 进行计算。 1 简支梁 1.1 振型形状 一阶振型 二阶振型 三阶振型 1.2 振型质量 振型 节点质量 总质量 振型质量 振型质量/总质量 1 0.0009815 0.314 0.1570 0.500 2 0.0009815 …
坚持实干、坚持一线、坚持积累、坚持思考，坚持创新。 测算YJK中墙的内力及应力结果。如下图 墙受面外荷载： 弯矩： 墙单元的弯矩： 墙的面外剪力 墙单元的剪力 3d内力图给出的是积分后整个截面的内力结果。等值线图中可给出的是有限元各点的内力、应力、配筋结果。也就是单位m的结果，需要积分才是整个截面的结果。 微信公众号 ( Wechat Subscription) 欢迎关注 “结构之旅” 微信公众号
实干、实践、积累、思考、创新。 几个简单算例，测算的侧移，其中有多少是弯曲变形引起，多少是剪切变形引起。 接下来有空再找几个实际工程算例测算，看看方法是否合理。 微信公众号 ( Wechat Subscription) 欢迎关注 “结构之旅” 微信公众号
实干、实践、积累、思考、创新。 随后更新… 微信公众号 ( Wechat Subscription) 欢迎关注 “结构之旅” 微信公众号
坚持实干、坚持一线、坚持积累、坚持思考，坚持创新。 方形钢板纯剪模拟，侧向施加均布剪切力线荷载。square plate under pure shear 第1阶 临界荷载系数：1.791E+003；沿45度方向屈曲。 第2阶 临界荷载系数：2.200E+003 沿45度方向，屈曲为2个半波。 第3阶 临界荷载系数：4.759E+003 第4阶 临界荷载系数：5.122E+003 第5阶 临界荷载系数：5.861E+003；沿受拉对角线方向屈曲。 第10阶 有限元解与弹性力学解对比： 有限元分析的一阶屈曲临界荷载结果为1.791E++003，与弹性力学解Ncr为1738.9接近。 Ncr = 9.34*π*π*E*t3/12/(1-v*v)/b/b = 9.34*π2*2.06*10e5*103/12/(1-0.3*0.3)/1000/1000 =1738.96 微信公众号 ( Wechat Subscription) 欢迎关注 “结构之旅” 微信公众号
实干、实践、积累、思考、创新。 有侧移框架及无侧移框架是钢结构中常用的概念，有侧移及无侧移框架构件的计算长度取值不同。 有侧移框架柱，计算长度系数大于1.0，而无侧移框架柱计算长度系数在0.5~1.0之间，为啥 😆 ，仔细想想，其实从屈曲模态也可以看出来。 有侧移及无侧移框架的屈曲模态差别，有侧移框架失稳为反对称失稳，构件为双曲率屈曲，无侧移框架失稳为对称失稳，构件为单曲率屈曲。。。 微信公众号 ( Wechat Subscription) 欢迎关注 “结构之旅” 微信公众号
坚持实干、坚持一线、坚持积累、坚持思考，坚持创新。 分析用Mdias Gen，正方形四边简支板，受侧向单位线荷载作用，进行屈曲分析。 第1阶 临界荷载系数：7.449E+002 X方向及Y方向均屈曲为1个半波，也即最容易失稳的模态。 第2阶 临界荷载系数：1.164E+003 X方向屈曲为2个半波及Y方向均屈曲为1个半波 第3阶 临界荷载系数：2.072E+003 X方向屈曲为3个半波及Y方向均屈曲为1个半波 第4阶 临界荷载系数：2.982E+003 X方向屈曲为2个半波及Y方向均屈曲为2个半波 第7阶 临界荷载系数：4.662E+003 X方向屈曲为1个半波及Y方向均屈曲为2个半波。 PS.第7阶才才轮到X方向屈曲为半个波形。 第10阶 一阶屈曲临界荷载弹性力学解为744.739与有限元分析结果7.449E+002一致。 验算如下： Ncr = Kπ2Et(t/b)2/12(1-v2) = 4 * 3.14159262*2.06*105*10*(10/1000)2/12/(1-0.32)=744.739 微信公众号 ( Wechat Subscription) …
实干、实践、积累、思考、创新。 用 PFSAP（ [有限元][编程][日记] PFSAP：平面框架弹性静力分析程序 ）做几个简单的平行弦桁架算例。 model displacement axial force reaction force model 2 vs model 3 model 1 vs model 4 刚度从大到小： 2 3 4 1，传力路径越小刚度越大。 方案2与方案3、方案1与方案4的斜腹杆拉压受力成反对称。 微信公众号 ( Wechat Subscription) 欢迎关注 “结构之旅” …
坚持实干、坚持一线、坚持积累、坚持思考，坚持创新。 YJK 中可以说包含 4 类板壳单元： （1）刚性板 （2）弹性板 3：平面内无限刚，平面外有刚度 （3）弹性板 6：平面内及平面外都有刚度， （4）弹性膜：平面内有刚度，平面外无刚度。 严格来说，刚性板不算板单元，因为在有限元内，只是对应节点的自由度约束。弹性板 3 与弹性膜叠加就是弹性板 6。 简单测算： 布置楼板 X方向的均布荷载 不考虑楼板自重，左边楼板不加荷载，右边楼板附加荷载。 特殊板的设置 恒载下 X向位移 恒载下 Z向位移 恒载下楼板应力 FXX（平面内内力） 恒载作用下 Mxx（平面外内力，弯矩） 微信公众号 ( Wechat Subscription) 欢迎关注 “结构之旅” 微信公众号
坚持实干、坚持一线、坚持积累、坚持思考，坚持创新。 缀板格构柱通常看成刚架分析，柱分肢看成压弯构件。 缀条格构柱通常按桁架分析，柱分肢只受轴心压力。 以下是6种缀条布置方案及其受力分析。 方案1：不带横缀条的单斜缀条体系。 方案2：带横缀条的单斜缀条体系。 方案3：不带横缀条的双斜缀条体系。 方案4：带横缀条的双斜缀条体系。 方案5：带横缀条，斜缀条朝一个方向倾斜（斜缀条不连续）。 方案6：带横缀条，斜缀以柱中为分界，上下斜缀条方向不同（斜缀条仅在中点不连续）。 从分析结果可见： （1）缀条用truss模拟，即便竖向力在顶部均匀施加到两柱分肢，柱分肢也不可能仅受轴力，同样会受弯矩及剪力。 （2）方案1级方案2相对最简便 （3）方案3是方案1的加强。 （4）方案4是方案3基础上加上横缀条，由于横缀条的影响，在受到竖向力的情况下，柱身压缩，横缀条约束斜缀条的变形，斜缀条产生的额外轴力最大。 （5）方案5在竖向向力下产生的斜向位移最大，不利。 （6）由于方案5、方案6斜缀条是不连续的，由节点受力平衡，在剪力作用下，横缀条必然受力，承担抗剪。 缀条布置 轴力 剪力 弯矩 变形 微信公众号 ( Wechat Subscription) 欢迎关注 “结构之旅” 微信公众号
坚持实干、实践、积累、思考，创新。 墙用分层壳加塑性损伤模型模拟，分布筋配筋率从0.5%提高到1.0%，剪力墙混凝土受压损伤得到了些许改善。 微信公众号 ( Wechat Subscription) 欢迎关注 “结构之旅” 微信公众号
实干、实践、积累、思考，创新。 一个有趣的问题，大震弹塑性发现，大跨梁跨中及端部均出铰。端部出铰还说得过去，跨中出铰就无法接受了。 看看是什么原因，发现楼板损伤也有个明显规律，跨中受压损伤严重，咦，支座两端是无受压损伤！！ 显然支座两端楼板主要受拉，跨中板受压了。 再看看弹性分析结果，发现这根大跨梁端部应力比本身略微有点超，而跨中的应力比其实很低的啊！！！为何大震下会超呢。 稍微想一下，嗯，问题基本知道了，显然是受力模式发生了变化。弹塑性模型下，梁两端先出铰，然后力往梁的跨中传递，接着跨中抗弯也超了！！ 而对于其他3道外框大梁，则没有这个问题，其他三道大梁主要是端部出现塑性铰。主要原因可能还是这道跨中出铰的大梁储备不够。 从这个简单例子可以发现，弹性模型有些东西不能直接反映，但在弹塑性模型就比较容易观察到。 【钢梁塑性应变】 【楼板受压损伤】 【钢梁弹性设计应力比】 公众号 ( Wechat Subscription) 欢迎关注 “结构之旅” 微信公众号
实干、实践、积累、思考、持创新。 答案是肯定的，当然有影响，帮助文档也又说，P-Delta影响周期，同时影响后续的整体指标及各类工况的位移、内力、配筋等计算结果。 以下是一个小算例测试。模型1不考虑重力二阶效应，模型2 考虑 D+0.5L的重力的二阶效应影响，模型3为了对比，设置为考虑10D+5L的重力二阶效应影响。 微信公众号 ( Wechat Subscription) 欢迎关注 “结构之旅” 微信公众号
实干、实践、积累、思考、创新 编辑通知，《有限单元法——编程与软件应用》这本书 ( http://www.jdcui.com/?page_id=9731 ) 要再次印刷了，这次，加印1000本。 重印版本对之前版本个别排版错误进行了更正。同时更加开心的是，可以把封面改回来。 之前的封面因为一些原因，搞错了，封面顶部加了一条白色的横杠，新版封面可以改回来了。 关于《有限单元法——编程与软件应用》一书的详细信息，可以查看这个链接：http://www.jdcui.com/?page_id=9731 微信公众号 ( Wechat Subscription) 欢迎关注 “结构之旅” 微信公众号
坚持实干、坚持实践、坚持积累、坚持思考，坚持创新。 读者阅读《有限单元法: 编程与软件应用》（ [Book][书] 有限单元法：编程与软件应用 (The Finite Element Method: Programming and Application) ）一书提的问题，关于铁木辛柯梁的剪切刚度矩阵的问题，整理一下给有需要的人。 读者问题： 崔老师，您好，我最近在阅读您的新书《有限单元法：编程与软件应用》，在第5章Timoshenko梁单元中，有一点小问题，想向 您请教一下。 （1）P106关于剪切的刚度矩阵与P99理论推导的刚度矩阵不完全相同，例子中有一个fpa，且ks与前面理论不同，想请教一 下 这个例子Reduced integration是什么？ （2）我采用同样的例子，将刚度矩阵换成P99的刚度矩阵，发现结果和您的例子P106的计算结果不同，一直不太明白是为什 么。 我的节点标号和单元编号如下。 回答： （1） P99理论推导中，剪切刚度是用了完全积分。 （2）P106关于剪切的刚度矩阵，剪切刚度用了减缩积分( Reduced Integration)。主要是为了和ABAQUS的分析对比，因为abaqus 的单位是用了减缩积分。 （3）另外，fpa参数也是abaqus里面的修正参数，如下图所示。 …
坚持实干、坚持实践、坚持积累、坚持思考，坚持创新。 集中典型荷载作用下框架结构的受力状态，基本概念不要忘记。 （1）基本模型（Frame Model） 一个简单8层的3跨结构。 （2）梁均布荷载（Beam Uniform Load） 均布荷载 位移（均布荷载） 弯矩（均布荷载） 剪力（均布荷载） （3）梁集中荷载（Beam Concentrated Load） 梁集中荷载（Beam Concentrated Load） 位移 Displacement（Beam Concentrated Load） 弯矩 Moment Force（Beam Concentrated Load） 剪力 Shear Force（Beam …
实干、实践、积累、思考、创新。 To be continued… 微信公众号 ( Wechat Subscription) 欢迎关注 “结构之旅” 微信公众号
坚持实干、坚持实践、坚持积累、坚持思考，坚持创新。 忙完就记录一下吧，忙 忙 忙，已经没时间长篇大论了。 小伙伴说，说算出来柱子计算长度小于0.5，好吧，一般不太可能。最后检查，是没看柱子内力。 两个简单的图说明问题。 模型1 模型2 模型1，顶部约束，实际底部柱受力接近0.5，模型2，顶部无约束，底部柱受力为1。模型1,中，若采用欧拉公式计算计算长度时，荷载取1，则计算长度将偏小。必须用实际的临界荷载。这个很多人容易忘。 微信公众号 ( Wechat Subscription) 欢迎关注 “结构之旅” 微信公众号
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[01] Ground Motion Selection (选波) 服务
[02] 著:《PERFORM-3D原理与实例》
[03] 著:《有限单元法-编程与软件应用》
[04] 著:《结构地震反应分析-编程与软件应用》
[05] 著:《有限单元法 Python编程》（New!!!）
[06] Software Notes [软件笔记汇总]
[07] 土木工程试验数据处理软件汇总（New!!!）
[08] 自编程序 [Software Box]（New!!!）
[09] 手绘大样 [Detail Drawing]（New!!!）
