基于MDEM的非线性半刚性空间钢框架的弹塑性动力分析.pdfVIP

第42卷第2期Vol.42No.2工程力学

2025年2月Feb.2025ENGINEERINGMECHANICS54

文章编号：1000-4750(2025)02-0054-10

基于MDEM的非线性半刚性空间钢框架的

弹塑性动力分析

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叶继红，许玲玲

(1.中国矿业大学江苏省土木工程环境突变与结构可靠性重点实验室，徐州221116；2.河南工业大学土木工程学院，郑州450001)

摘要：基于三维杆系离散元法(MDEM)提出了一种能够有效地进行具有半刚性节点的三维钢框架结构动力分

析的计算方法，该法可同时考虑结构的几何非线性、材料非线性以及梁柱节点连接的半刚性非线性。其中，几

何非线性行为利用刚体运动学进行处理，而材料非线性行为则通过引入精细塑性铰模型进行考虑。与此同时，

该文中在半刚性节点处设置了虚拟的具有3个平动自由度和3个转动自由度的空间弹簧单元，该弹簧单元以线

性分配的方式将三维梁柱节点的半刚性特性量化到与之相邻的接触单元各方向刚度，进而根据能量等效原理推

导了上述接触单元刚度的修正公式，且通过独立硬化模型考虑了半刚性节点的非线性滞回性能。多个数值结果

与已有研究成果的对比验证了该文所提方法的正确性和精确性。

关键词：空间框架结构；三维杆系离散元；非线性半刚性节点；几何非线性；材料非线性；动力分析

中图分类号：TU313；TU323文献标志码：Adoi:10.6052/j.issn.1000-4750.2022.11.0956

ELASTOPLASTICDYNAMICANALYSISOFSPACESTEELFRAMES

WITHSEMI-RIGIDJOINTSUSINGMDEM

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YEJi-hong,XULing-ling

(1.JiangsuKeyLaboratoryEnvironmentalImpactandStructuralSafetyinEngineering,ChinaUniversityofMiningandTechnology,Xuzhou221116,China;

2.HenanUniversityofTechnology,CollegeofCivilEngineering,Zhengzhou450001,China)

Abstract:Anovelandeffectivealgorithmbasedonthememberdiscreteelementmethod(MDEM)ispresented

fordynamicanalysisofspacesteelframeswithsemi-rigidjoints,whichincorporatesnonlinearsemi-rigidityof

beam-to-columnjointsaswellasmaterialnonlinearityandgeometricnonlinearity.Thegeometricnonlinearityis

consideredusingrigid-bodykinematics,whiletheinelasticityofmaterialismodeledbyintroducingthedefined

plastichingem