考虑局部细节特性的结构多尺度模拟方法研究  被引量:22

考虑局部细节特性的结构多尺度模拟方法研究

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作  者:孙正华[1] 李兆霞[2] 陈鸿天[3] 殷爱国[2] 

机构地区:[1]江苏省建筑科学研究院江苏省建筑工程质量检测中心,南京210008 [2]东南大学土木工程学院,南京210096 [3]香港理工大学土木与结构工程系

出  处:《特种结构》2007年第1期71-75,共5页Special Structures

基  金:国家自然科学基金资助项目(50278017);高等学校博士学科点专项科研基金(20040286031);香港政府研资局(RGC)资助项目(PolyU PolyU5134/03e)

摘  要:本文的目的是研究如何考虑局部细节特性如焊连接部位的应力集中影响来进行结构动力特性和静力响应模拟和分析。为此,采用子结构和约束方程的方法分别建立含局部焊接细节的桥梁结构钢箱梁纵向加劲桁架的不同尺度的有限元模型,并用此有限元模型进行该结构动力特性和静力响应分析,然后与传统有限元模型的分析结果及加劲桁架缩尺实验模型的实测结果进行对比。研究结果表明,采用子结构方法能有效地利用大型商用软件建立该类结构的有限元模型并进行非线性分析,对于大型复杂结构如一个主跨达到千米以上的大跨桥梁结构,如果采用本文提出的建模方法,在桥梁结构的局部焊接细节部分的模拟达到有限元单元特征尺寸为毫米级,则建立的有限元模型实际上已经是一个结构多尺度有限元模型。这样的模型就可用于不同尺度下的结构整体特性分析和局部热点应力分析。This paper studies how to develop the multi-scale FE models in which the feature of local detailed such as the stress concentration on the welded components can be considered and to make the simulation on the structaral respoase as well as local stress on hot-spots. Therefore, the mudti-scale FE model including welded components of the longitudinal fortified truss of bridge steel box girder is developed based on substructure and coupling equations respectively, then modal and static analysis are carried out by using the developed FE model in this paper. The results of the dynamic properties and stresses calculated by the multi-scale FE model are compared with those from the experiment and those calculated by traditional FE models, which suggests that the developed multi-scale FE model of the studied truss based on substructure would be valid in the analyses on both structural and local hotspot behavior. The proposed approach for FE modeling can be used to develop the multi-scale models of long-span bridges as the basic model of the structure in the further nonlinear static simulation such as the hot spot stress analysis.

关 键 词:子结构 有限元模型 焊接细节 多尺度 桥梁加劲桁架 

分 类 号:U441.5[建筑科学—桥梁与隧道工程]

 

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