橋梁結(jié)構(gòu)空間分析設(shè)計(jì)方法與應(yīng)用

近年來美歐相繼頒布了新一代的壓力容器分析設(shè)計(jì)規(guī)范，提出了很多新的設(shè)計(jì)理念，吸收了諸多壓力容器前沿技術(shù)。 與此同時，國內(nèi)分析設(shè)計(jì)規(guī)范也修訂在即。本書結(jié)合當(dāng)前國內(nèi)外分析設(shè)計(jì)的技術(shù)進(jìn)步和工程實(shí)踐，對壓力容器分析設(shè)計(jì)相關(guān)的力學(xué)基礎(chǔ)、應(yīng)力分析、強(qiáng)度設(shè)計(jì)、規(guī)范條款、工具軟件、工程實(shí)例和技術(shù)進(jìn)展等進(jìn)行了詳細(xì)的闡述；對美歐規(guī)范中的分析設(shè)計(jì)方法均有涉及，既講區(qū)別也講聯(lián)系；以失效模式為主線并結(jié)合工程實(shí)例對極限分析、安定分析、屈曲分析、疲勞分析及蠕變疲勞等評定方法進(jìn)行了探討。本書適合自學(xué)分析設(shè)計(jì)的技術(shù)人員，也可供資深工程師參考。同時，可作為分析設(shè)計(jì)考證人員的輔導(dǎo)資料或技術(shù)培訓(xùn)和繼續(xù)教育用教材。

第一篇概述篇

第1章緒論

1.1國際壓力容器規(guī)范的進(jìn)步

1.1.1歐盟EN13445

1.1.2美國ASME Ⅷ2

1.2國內(nèi)規(guī)范修訂方向

1.3計(jì)算機(jī)輔助工程的發(fā)展

1.4分析設(shè)計(jì)發(fā)展趨勢

第2章分析設(shè)計(jì)方法概要

2.1分析設(shè)計(jì)的基本概念

2.1.1應(yīng)力強(qiáng)度

2.1.2總體結(jié)構(gòu)不連續(xù)

2.1.3局部結(jié)構(gòu)不連續(xù)

2.1.4法向應(yīng)力

2.1.5切應(yīng)力

2.1.6薄膜應(yīng)力

2.1.7彎曲應(yīng)力

2.1.8熱應(yīng)力

2.1.9運(yùn)行循環(huán)

2.1.10應(yīng)變循環(huán)

2.1.11疲勞強(qiáng)度減弱系數(shù)

2.1.12自由端位移

2.1.13蠕變

2.1.14塑性

2.1.15塑性分析

2.1.16棘輪效應(yīng)

2.1.17安定性

2.1.18應(yīng)力應(yīng)變曲線

2.2壓力容器的失效模式

2.3分析設(shè)計(jì)考慮的失效模式

2.4彈性分析與應(yīng)力分類法概要

2.4.1一次應(yīng)力

2.4.2一次總體薄膜應(yīng)力

2.4.3一次局部薄膜應(yīng)力

2.4.4一次彎曲應(yīng)力

2.4.5二次應(yīng)力

2.4.6峰值應(yīng)力

2.4.7總應(yīng)力

2.4.8應(yīng)力分類

2.4.9應(yīng)力評定

2.4.10應(yīng)力分類及應(yīng)力強(qiáng)度極限值

2.4.11應(yīng)力強(qiáng)度極限值的依據(jù)

2.4.12應(yīng)力分類遇到的問題

2.5彈塑性分析設(shè)計(jì)法概述

2.6小結(jié)

第二篇理論篇

第3章梁的彎曲

3.1純彎曲

3.1.1橫截面上的應(yīng)力

3.1.2純彎曲和橫力彎曲的概念

3.2彎曲正應(yīng)力

3.2.1幾何方面

3.2.2物理方面

3.2.3靜力學(xué)關(guān)系

3.2.4軸慣性矩

3.3強(qiáng)度條件

3.4純彎矩作用下單位寬度矩形截面梁

3.5拉伸和彎矩同時作用下矩形截面梁

3.6截面形狀系數(shù)

3.7小結(jié)

第4章彈性力學(xué)基礎(chǔ)

4.1彈性力學(xué)基本假設(shè)

4.1.1連續(xù)性假設(shè)

4.1.2完全彈性假設(shè)

4.1.3均勻性假設(shè)

4.1.4各向同性假設(shè)

4.1.5小位移和小變形的假設(shè)

4.1.6引入基本假設(shè)后的變化

4.2彈性力學(xué)基本概念

4.2.1外力

4.2.2內(nèi)力與應(yīng)力

4.2.3一點(diǎn)的應(yīng)力狀態(tài)

4.2.4形變

4.2.5位移

4.2.6小結(jié)

4.3彈性力學(xué)基本方程

4.3.1平衡微分方程

4.3.2幾何方程

4.3.3物理方程

4.4邊界條件

4.4.1給定位移的邊界

4.4.2給定力的邊界

4.4.3混合邊界條件

4.5結(jié)構(gòu)的對稱性

4.6彈性力學(xué)的一般定理

4.6.1解的唯一性定理

4.6.2解的疊加定理

4.6.3虛位移原理

4.6.4最小勢能原理

4.6.5外力功的互等定理

4.6.6圣維南原理

4.7熱應(yīng)力

4.7.1計(jì)算熱應(yīng)力的必要參數(shù)

4.7.2熱應(yīng)力的特點(diǎn)

4.7.3熱應(yīng)力實(shí)例

4.8討論

4.9小結(jié)

第5章塑性力學(xué)基礎(chǔ)

5.1概述

5.2塑性力學(xué)基本假設(shè)

5.3變形路徑對塑性變形和極限載荷的影響

5.4屈服條件

5.4.1屈服條件的概念

5.4.2特雷斯卡屈服條件

5.4.3米澤斯屈服條件

5.4.4兩種屈服條件的優(yōu)缺點(diǎn)

5.5強(qiáng)化模型與加載條件

5.6小結(jié)

第6章有限元法基礎(chǔ)

6.1基本方程的矩陣表示

6.2基本原理

6.3單元的位移模式和解的收斂性

6.4單元的應(yīng)變矩陣和應(yīng)力矩陣

6.5單元介紹

6.5.1三維實(shí)體單元

6.5.2軸對稱單元

6.5.3薄殼單元

6.5.4劃分單元注意事項(xiàng)

6.6小結(jié)

第三篇規(guī)范篇

第7章塑性垮塌的評定

7.1彈性應(yīng)力分析方法

7.1.1彈性應(yīng)力分析步驟

7.1.2應(yīng)力線性化

7.1.3應(yīng)力分類的指導(dǎo)原則

7.1.4載荷組合系數(shù)

7.1.5接管應(yīng)力評定

7.2非彈性分析方法

7.2.1極限載荷設(shè)計(jì)的概念

7.2.2ASME極限載荷分析法

7.2.3ASME彈塑性應(yīng)力分析法

7.2.4JB4732中的非彈性分析

7.3小結(jié)

第8章局部失效的評定

8.1彈性分析法

8.2彈塑性分析法

8.2.1評定步驟

8.2.2累積損傷

8.3小結(jié)

第9章屈曲的評定

9.1屈曲的定義

9.2屈曲評定的三種方法

9.3設(shè)計(jì)系數(shù)

9.4小結(jié)

第10章疲勞

10.1疲勞分析免除

10.1.1疲勞分析免除準(zhǔn)則

10.1.2疲勞分析免除的原理

10.2疲勞曲線

10.3三種疲勞評定方法簡介

10.3.1彈性疲勞分析法

10.3.2彈塑性疲勞分析法

10.3.3等效結(jié)構(gòu)應(yīng)力法

10.4小結(jié)

第11章棘輪的評定

11.1安定與棘輪的概念

11.2彈性分析法

11.2.1彈性安定的原理

11.2.2彈性分析法的評定

11.2.3簡化的彈塑性分析法

11.2.4熱應(yīng)力棘輪評定

11.3熱應(yīng)力棘輪評定方法修訂的解讀

11.3.1ASMEⅧ2（2013版）中的修訂

11.3.2原評定方法的制定依據(jù)

11.3.3布里法的不足

11.3.4考慮熱薄膜和彎曲應(yīng)力的棘輪邊界

11.3.5ASMEⅧ2（2013版）修訂時的考慮

11.3.6修訂要點(diǎn)小結(jié)

11.4彈塑性分析法

11.4.1彈塑性分析法的評定

11.4.2彈性核

11.5評定方法的回顧

11.5.1彈性方法

11.5.2彈塑性方法

11.6小結(jié)

第12章蠕變疲勞的評定

12.1蠕變疲勞的概念

12.1.1蠕變

12.1.2疲勞

12.1.3蠕變疲勞

12.1.4韌性

12.1.5安定性

12.2蠕變疲勞設(shè)計(jì)的理論基礎(chǔ)

12.2.1蠕變疲勞的試驗(yàn)方法

12.2.2常用的蠕變疲勞設(shè)計(jì)方法

12.3核電行業(yè)中的蠕變疲勞工程設(shè)計(jì)方法

12.3.1ASMEⅢNH

12.3.2R5規(guī)程

12.3.3RCCMR

12.4化工行業(yè)中的蠕變疲勞工程設(shè)計(jì)方法

12.4.1API579

12.4.2ASME規(guī)范案例2605

12.5小結(jié)

第四篇實(shí)例篇

第13章基于子模型技術(shù)的斜接管應(yīng)力分析實(shí)例

13.1設(shè)計(jì)條件

13.2幾何模型

13.3網(wǎng)格劃分

13.4加載求解

13.5子模型技術(shù)

13.5.1創(chuàng)建子模型

13.5.2修改幾何模型

13.5.3重新劃分網(wǎng)格

13.5.4重新設(shè)置邊界條件

13.5.5求解并查看結(jié)果

13.6小結(jié)

第14章球罐分析實(shí)例

14.1GB12337—2014要點(diǎn)簡介

14.2載荷分析

14.3載荷工況組合

14.4邊界條件

14.4.1壓力載荷

14.4.2自重載荷

14.4.3風(fēng)載荷

14.4.4地震載荷

14.4.5位移邊界

14.5應(yīng)力評定

14.6丙烯球罐的整體分析

14.6.1設(shè)計(jì)條件

14.6.2幾何模型

14.6.3網(wǎng)格劃分

14.6.4載荷條件

14.6.5求解計(jì)算

14.6.6應(yīng)力評定

14.7小結(jié)

第15章疲勞設(shè)備分析實(shí)例

15.1概述

15.2設(shè)計(jì)條件

15.3結(jié)構(gòu)分析

15.4應(yīng)力計(jì)算結(jié)果

15.5應(yīng)力強(qiáng)度評定

15.6最大應(yīng)力點(diǎn)疲勞評定

15.7結(jié)論

15.8小結(jié)

第16章高壓容器局部結(jié)構(gòu)分析實(shí)例

16.1簡介

16.2設(shè)計(jì)條件

16.3結(jié)構(gòu)分析

16.4應(yīng)力分析計(jì)算

16.4.1筒體與接管的模型

16.4.2頂部平蓋模型

16.5應(yīng)力強(qiáng)度評定

16.6結(jié)論

16.7小結(jié)

第17章塔器風(fēng)載荷時程分析實(shí)例

17.1塔器的受載特點(diǎn)

17.2自振特性

17.2.1概念介紹

17.2.2乙烯塔固有頻率和振型計(jì)算

17.3風(fēng)載荷時程分析

17.3.1風(fēng)的特性與簡化

17.3.2脈動風(fēng)荷載時程

17.3.3順風(fēng)向的風(fēng)振響應(yīng)分析

17.4小結(jié)

第18章裙座熱應(yīng)力分析實(shí)例

18.1裙座熱應(yīng)力概述

18.2裙座熱應(yīng)力分析

18.2.1設(shè)計(jì)條件及結(jié)構(gòu)參數(shù)

18.2.2溫度場分析

18.2.3熱應(yīng)力和機(jī)械應(yīng)力分析

18.3小結(jié)

第19章高壓換熱器強(qiáng)度分析實(shí)例

19.1設(shè)計(jì)條件及結(jié)構(gòu)參數(shù)

19.2換熱器有限元模型

19.2.1幾何模型

19.2.2網(wǎng)格劃分

19.2.3邊界條件

19.2.4求解

19.3小結(jié)

第20章設(shè)備抗震分析實(shí)例

20.1抗震分析的相關(guān)概念

20.1.1振子模型

20.1.2反應(yīng)譜

20.1.3標(biāo)準(zhǔn)反應(yīng)譜

20.1.4樓層反應(yīng)譜的生成

20.2抗震分析四種理論

20.2.1靜力理論

20.2.2動力理論

20.2.3反應(yīng)譜理論

20.2.4時間歷程響應(yīng)

20.3模型的選取

20.4解耦條件

20.5載荷組合

20.6折減系數(shù)

20.7許用限值

20.8大型氣化爐地震響應(yīng)的時程分析

20.8.1設(shè)計(jì)條件

20.8.2幾何模型

20.8.3邊界條件

20.8.4求解

20.8.5結(jié)論

20.9小結(jié)

第21章儲罐罐頂?shù)那治鰧?shí)例

21.1罐頂失穩(wěn)原因

21.1.1罐頂外載荷的分析

21.1.2施工原因

21.2球面網(wǎng)殼形式

21.3有限元分析的依據(jù)

21.3.1有限元分析一般要求

21.3.2網(wǎng)殼的穩(wěn)定性分析

21.4帶施工缺陷的罐頂屈曲分析

21.4.1設(shè)計(jì)條件

21.4.2分析要求簡析

21.4.3幾何模型

21.4.4載荷條件

21.4.5模型計(jì)算假定

21.4.6線性屈曲分析與初始缺陷施加

21.4.7非線性分析

21.5小結(jié)

第22章基于彈性核準(zhǔn)則的棘輪評定實(shí)例

22.1幾何尺寸

22.2模型和分析方法

22.3邊界條件

22.4分析結(jié)果

22.5小結(jié)

第23章ASMECodeCase2605蠕變疲勞分析實(shí)例

23.1設(shè)計(jì)條件

23.2最大一次靜載下的強(qiáng)度校核

23.3蠕變疲勞的安定性校核

23.4穩(wěn)態(tài)蠕變壽命計(jì)算

23.5蠕變疲勞壽命計(jì)算

23.6小結(jié)

第五篇軟件篇

第24章ANSYSWorkbench平臺

24.1添加材料

24.2幾何建模

24.3接觸類型

24.4網(wǎng)格劃分

24.5分析設(shè)置

24.5.1StepControls

24.5.2SolverControls

24.5.3AnglysisDataManagement

24.6載荷與約束

24.7模型求解

24.8后處理

24.8.1結(jié)果查看

24.8.2應(yīng)力精度的原理

24.8.3各種應(yīng)力結(jié)果的含義

24.9小結(jié)

參考文獻(xiàn) 2100433B

《midas Civil在橋梁結(jié)構(gòu)分析中的應(yīng)用(1)》(作者劉美蘭)為《midas Civil在橋梁結(jié)構(gòu)分析中的應(yīng)用》之第一冊，重點(diǎn)闡述如何運(yùn)用midas Civil進(jìn)行橋梁結(jié)構(gòu)分析和設(shè)計(jì)。全書由兩篇6章組成。第一篇是midas Civil功能使用入門，共3章，第1章概況性地介紹了midkCivil基本概念，第2章詳細(xì)介紹了midas Civil功能在簡單結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用，第3章詳細(xì)介紹了midas Civil功能在橋梁施工臨時結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用。第二篇是midas civil功能在橋梁工程中的應(yīng)用，共3章，第4章詳細(xì)介紹了PC連續(xù)剛構(gòu)橋，第5章詳細(xì)介紹了梁格，第6章詳細(xì)介紹了橋梁地震響應(yīng)分析與抗震及減震設(shè)計(jì)。