基于向量式有限元的多層鋼框架豎向連續(xù)倒塌行為研究.pdf

1、建筑結(jié)構(gòu)的連續(xù)倒塌是國內(nèi)外學(xué)者和工程師討論的熱點，涉及連續(xù)介質(zhì)力學(xué)和非連續(xù)介質(zhì)力學(xué)兩大學(xué)科，以及材料、幾何和接觸非線性，是一個從連續(xù)體變?yōu)榉沁B續(xù)體的動力過程?，F(xiàn)有的顯式有限元方法、隱式有限元方法和離散單元法等數(shù)值方法在分析結(jié)構(gòu)連續(xù)倒塌行為、模擬結(jié)構(gòu)連續(xù)倒塌過程時仍存在一定的局限。向量式有限元以向量力學(xué)和點值描述為基礎(chǔ)，是一種嶄新的數(shù)值分析方法。該方法求解大變形、大位移、斷裂、碰撞等結(jié)構(gòu)非線性不連續(xù)問題以及機構(gòu)動力預(yù)測等問題時具有一定優(yōu)勢

2、。根據(jù)連續(xù)倒塌問題的難點和向量式有限元的優(yōu)點，本文進一步提出了將向量式有限元用于鋼框架結(jié)構(gòu)連續(xù)倒塌行為研究，為深入認識結(jié)構(gòu)連續(xù)倒塌模式和破壞機理提供了新的思路和方法。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴對比顯式有限元、隱式有限元和離散單元法等常用數(shù)值方法在研究結(jié)構(gòu)連續(xù)倒塌時遇到的力學(xué)計算難點，并介紹向量式有限元的特點，指出運用向量式有限元研究結(jié)構(gòu)連續(xù)倒塌行為的優(yōu)勢。系統(tǒng)地闡述了向量式有限元的基本理論，推導(dǎo)了能量計算公式，通過能量守恒驗證了

3、本文提出的應(yīng)變能計算方法的正確性。⑵將向量式有限元應(yīng)用到連續(xù)倒塌Pushdown分析，考慮了Pushdown分析大轉(zhuǎn)動和彈塑性、結(jié)構(gòu)和機構(gòu)轉(zhuǎn)化等復(fù)雜問題，得到了梁軸力和彎矩的變化規(guī)律、荷載系數(shù)-豎向位移曲線和應(yīng)變能分布規(guī)律曲線，研究了懸鏈線和梁鉸兩種抗力機制的形成機理和演化過程。⑶通過向量式有限元實現(xiàn)了瞬時加載法，并用該方法拆除底層構(gòu)件，分析拆柱前后剩余結(jié)構(gòu)的位移、軸力、彎矩和應(yīng)變能變化量，同時提出了內(nèi)力變化量指標(biāo)和應(yīng)變能變化量指標(biāo)，研