压杆过屈曲分析中轴线无伸长假设的定量讨论

基于轴线可伸长杆的过屈曲精确数学模型，采用打靶法对两端简支压杆过屈英行为进行了数值分析，定量地给出了杆的轴向变形与其长细比之间的关系，并指出轴线不可伸长假设随着杆长细比的不断增大而趋于合理，当长比趋于无限大时，假设精确成立。     

材料力学教学中细长杆临界压力的试验研究

压杆稳定性的概念比较抽象,借助试验可以观察失稳现象并测定临界压力.利用电阻应变仪及材料力学多功能试验台,通过电阻应变测量法得到细长杆轴向压力与电桥应变的关系曲线,并由该曲线的水平渐近线得到了压杆的临界载荷;利用Ansys软件的特征值屈曲分析模块计算了压杆失稳的临界压力.研究表明电测法试验、数值模拟与欧拉公式理论计算得到的临界载荷非常吻合,研究结果证实了试验方法的可靠性.     

两端夹紧压杆过屈曲精确模型的打靶法求解

基于轴线可伸长杆的过屈曲精确数学模型，采用打靶法对两端横向夹紧压杆过屈曲行为进行了数值分析，给出了杆的过屈曲特性曲线，定量地分析了轴向变形与其长细比λ之间的关系，并指出轴线不可伸长假设随着λ的不断增大而趋于合理，当λ趋于无限大时，假设精确成立．     

桩身压屈稳定性分析

桩的压屈稳定性受到桩周土体约束等多种因素的影响．理论分析表明,桩身压屈临界荷载比Euler公式计算结果高出一增量,并且计算长度越长的桩,这一增量越大;当桩长达到某一界限长度时,桩身压屈临界荷载达到最小值不再随桩长增大而减小．进一步分析表明,桩身初始弯曲将降低桩身压屈稳定承载力,而桩周摩阻力的存在使得桩身压屈稳定承载力有所提高。     

轴压作用下薄壁方钢管局部屈曲失稳的有限元分析

通过有限元模拟分析了轴压作用下薄壁方钢管的局部屈曲失稳形式．通过对一系列不同高宽比的方钢管模型的屈曲模态分析,研究了薄壁方钢管在轴压作用下发生局部屈曲失稳的规律．通过有限元模型分析,发现在轴向压力作用下,方钢管发生局部失稳破坏时,其临界荷载的大小主要受方钢管的宽厚比影响,而其高宽比对临界荷载的影响可以忽略不计．轴压作用下方钢管发生屈曲破坏时的屈曲系数非常接近于4,与四边简支的薄板在轴压作用下失稳的屈曲系数相同．这一结论对于薄壁方钢管在轴压作用下的屈曲分析具有参考价值．     

考虑SD效应及初始缺陷影响的钢压杆弹塑性稳定分析

考虑钢压杆一般存在初变形和初偏心等初始缺陷及钢材拉压强度的差异,基于Jezek法推导在轴向偏心荷载作用下钢压杆弹塑性失稳破坏时的极限荷载公式.通过探讨SD效应、长细比及初始缺陷等因素对钢压杆弹塑性失稳破坏极限荷载的影响规律,拟合得到了两端简支的矩形截面钢压杆弹塑性极限荷载近似计算公式;所得解析理论与近似计算公式可以蜕化求解带初弯曲的轴压构件、带初偏心的压杆、理想的中心受压杆及压弯构件考虑SD效应时的弹塑性极限荷载.分析结果表明:考虑SD效应时钢压杆的弹塑性稳定极限荷载提高10.5%~12.2%.因此,在实际工程中考虑SD效应可以使钢压杆的强度得以充分发挥.     

杆柱在水平井眼中的正弦屈曲

本文通过建立和求解杆（管）柱在水平井眼中的正弦屈曲方程，进一步分析了不同边界条件下，杆柱临界失稳载荷因子β０与杆柱长度因子α０之间的关系．杆柱在水平井眼中的稳定性取决于载荷因子β、长度因子α０及端部的约束条件．当β＜１时，柱杆不会发生失稳．当α０＜３，临界失稳载荷因子β０对边界约束条件较为敏感；当α０＞５时，β０对端部的约束条件不敏感．     

钢管轻集料混凝土长柱轴压性能试验研究

对18根不同长细比和含钢率的钢管轻集料混凝土长柱进行轴压试验,研究了钢管轻集料混凝土长柱在轴心压力下的受力性能,并与钢管普通混凝土进行了对比.结果表明:钢管轻集料混凝土长柱破坏属于整体失稳破坏,长细比越大,其承载力和稳定系数越低,加载过程中由全截面受压转为一侧受拉一侧受压,最终因为挠度过大而破坏;相同长细比情况下,钢管轻集料混凝土构件的承载力随含钢率增大而增大;核心混凝土性能对钢管混凝土的界限长细比有一定影响,钢管轻集料混凝土的界限长细比低于钢管普通混凝土;钢管轻集料混凝土的稳定系数要高于长细比相同的钢管普通混凝土.     

约束钢柱火灾下受力性能的参数分析

利用验证了的有限元模型对轴力和弯矩共同作用下的约束钢柱火灾下的受力性能进行了参数分析。 考虑的参数包括轴力荷载比,弯矩荷载比,轴向约束刚度比,转动约束刚度比, 长细比和端部弯矩比等。参数分析的结果包括各参数对钢柱的轴力－温度关系曲线和跨中截面－温度关系曲线的影响, 以及各参数对约束钢柱的 临界温度,无约束钢柱与约束钢柱临界温度之差,约束钢柱的临界温度与屈曲温度之差的影响等。 主要结论为：(1) 约束钢柱屈曲前,轴力基本线性增加,截面弯矩变化较小;(2) 约束钢柱屈曲后,截面弯矩突然增大,钢柱处于轴力和弯矩的共同作用下;(3) 轴向约束减小约束钢柱的临界温度,并且随之轴向约束刚度的增加,钢柱的临界温度逐渐减小,但 是存在一个临界轴向约束刚度比,当轴向约束刚度比大于该临界轴向约束刚度比时,轴向约束刚度比的大小对 钢柱的屈曲温度影响很小。     

压弯构件的附加弯矩分析

利用压弯构件的弹性曲线微分方程,分析了轴向压力对压弯构件弯曲变形的影响,导出了各种压弯构件附加弯矩的统一算式.通过实例,定量分析了各种因素对弯矩比(附加弯矩与横力弯矩的比)的影响,给出了可忽略压弯构件附加弯矩的判定条件.研究结果表明,弯矩比与横向荷载的大小无关.当外力给定时,抗弯刚度越大,弯矩比越小;当轴向压力给定时,杆端约束越强,弯矩比越小.当轴向压力与临界压力的比值给定时,杆端约束越强,弯矩比越大.     

限制失稳杆的后屈曲分析

按照不同的接触状态对杆的后屈曲性能分阶段分析.将任意两相邻接触点之间的杆分别作为研究对象.基于小变形假设,采用点接触、线接触模型,建立了通用的力学分析模型,导出了杆在不同后屈曲模态、不同接触状态下的平衡方程.通过求解平衡方程,建立了不同屈曲模态下,轴向载荷和杆、限制失稳构件之间接触状态的关系,得到了接触状态和后屈曲模态发生过渡的临界载荷条件.结果表明,当不同分段的长度相等时,将会发生后屈曲模态的过渡.与不受约束的欧拉失稳相比,杆的限制失稳过程具有丰富的分叉点.     

细长受压杆的分岔特性研究

利用Lagrange描述法建立了受压细长杆因弯曲引起的轴向位移与横向位移之间的关系,并建立了由偏微分方程组描述的非线性动力学模型.通过对偏微分方程组的简化,得到了仅含三次非线性项的非线性动力学模型,并利用谱截断方法对此模型进行降阶.利用Lyapunov第一近似理论讨论了降阶模型的分岔特性.研究表明,受压细长杆在弯曲过程中Lagrange坐标的不变性为研究其动力学行为带来极大的便利,压杆的稳定性分析宜采用Lagrange描述法;当忽略杆由压缩引起轴向位移时,由弯曲引起的轴向位移与横向位移之间不存在耦合作用;当轴向压力小于某个值时,压杆只有直线一种平衡状态,且为稳定的;当大于这一值时,直线平衡状态失去稳定性而分支出两个稳定的非直线平衡状态,因而发生叉形分岔.     

薄壁槽钢柱的抗火计算方法及参数分析

基于Rankine公式，提出了一种可用于计算热轧薄壁槽钢柱抗火极限的方法，采用有限元软件MSC．MARC．Mentat对模型进行非线性有限元分析，给出模型网格划分及其失效后的变形图。对比有限元分析结果与理论解，吻合较好。并针对薄壁槽钢柱的长细比、扭转刚度参数及截面的宽高比，对其抗火性能的影响进行参数分析。结果表明：长细比是影响柱子抗火能力的最重要的因素，长细比越大，极限抗火承载力越低；弹性弯扭屈曲向弯曲屈曲转化的临界长细比不随温度的改变而改变；对于薄壁槽钢柱而言，在截面面积一定或近似的情况下，截面宽高比越大，扭转刚度参数K越小，柱子在火灾下的极限承载力越好。     

反复荷载作用下箱形压弯钢柱受力性能

分析16根箱形钢柱及85个数值计算构件的刚度退化特征、强度退化特征、荷载-位移变化曲线、破坏形态、应力分布规律,进而研究反复荷载作用下箱形压弯钢柱局部屈曲和整体失稳的相关作用机理。对试验数据及有限元计算结果进行统计分析,回归出反复荷载作用下箱形压弯钢柱稳定承载力的拟合公式。研究结果表明:当轴压比小于0.1或绕截面弱轴长细比小于40时,壁板局部屈曲对构件的受力性能起控制作用,腹板宽厚比对构件的延性、承载力退化、刚度退化均起主要作用;当轴压比大于0.2且绕截面弱轴长细比大于80时,构件整体失稳对其受力性能起控制作用,轴压比和长细比对构件受力性能的影响均非常显著。     

交联点官能度和网络缠结效应对凝胶薄膜屈曲失稳的影响

对于响应型水凝胶薄膜屈曲失稳行为的研究一直是水凝胶薄膜应用中的重点.本文考虑水凝胶拓扑网络结构以及构成水凝胶的高分子网络缠结效应凝胶耦合大变形中的影响,引入了一种将Edwards-Vilgis的slip-link模型与Flory-Huggins理论相结合的自由能方程,旨在还原水凝胶在化学-力学耦合场作用下发生大变形时真实高分子网络的作用.通过解析方法求解了二维水凝胶薄膜单向非线性屈曲的临界应力和波长,探讨了外部溶液环境变化时,构成水凝胶的高分子网络微结构对凝胶薄膜屈曲的影响.结果表明:水凝胶的微结构参数在较小数值变化时对水凝胶增量模量以及凝胶薄膜屈曲的临界应力和波长有显著影响,当微结构参数不断变大这种影响逐渐减弱.     

空间薄壁CFRP豆荚杆悬臂屈曲分析及试验

空间薄壁CFRP豆荚杆工作时处于悬臂状态,为掌握其悬臂受力性能,分别以截面2个对称轴为中性轴对豆荚杆悬臂梁进行末端加载试验,得到了屈曲荷载及屈曲特性.利用ABAQUS进行线性特征值屈曲分析,并引入特征值屈曲模态作为初始几何缺陷进行非线性屈曲模拟,得到豆荚杆悬臂梁屈曲临界载荷及非线性屈曲特性.与试验结果进行对比分析表明:初始几何缺陷对豆荚杆悬臂梁屈曲临界载荷影响显著,给理想豆荚杆植入适当的初始几何缺陷可有效模拟实际豆荚杆屈曲.基于试验和模拟分析,进一步对豆荚杆壁厚、铺层和杆件长细比进行参数分析,得到各参数对豆荚杆悬臂梁屈曲临界载荷的影响,对悬臂薄壁CFRP豆荚杆的设计和应用具有重要参考价值.     

恒温热板加热条件下镁粉尘层的着火规律

研究了在恒温热板加热条件下,热板温度对4种不同粒度镁粉尘层着火规律的影响.主要研究了在临界前、临界时及临界后3种热板温度下镁粉尘层内部的温度分布.结果表明:标准GB/T 16430—1996和IEC 61241-2-1-1994规定的最高热板温度低于镁粉尘层着火的临界热板温度,镁粉尘层不会发生着火,在该加热温度下,不同粒径镁粉尘层在经过较短受热时间后,均达到了温度保持恒定的状态;镁粉粒径越大,镁粉尘层着火时的临界热板温度越高,着火延迟时间越长;热板温度高于临界值时,热板温度越高,粉尘层着火延迟时间越短.     

轴压套管构件的理论和试验分析及设计

针对轴压套管构件,分析了柔性套筒约束下内核的变形过程,提出了套管构件的设计公式、相关构造和内核的轴力-轴向位移非线性计算模型.理论与试验的对比研究表明：当内核与套筒的刚度比小于0.005时,内核可以由低阶屈曲模态变形到高阶屈曲模态;当内核与套筒的刚度比大于0.005时,内核将与套筒一起发生侧向失稳破坏.套筒较刚、内核长细比较小、内核-套筒净间隙较大,不利于显著提高内核的轴压承载力．内核外伸套筒部位是薄弱部位,为避免该部位的屈曲,需要减小该部位的长度,并对该薄弱部位予以加强.与传统圆钢管相比,套管构件中轴压内核的承载力有大幅度提高,同时内核的延性有较大改善.     

轴力和弯矩共同作用下的约束钢柱受火性能分析

针对轴力和弯矩共同作用下的约束钢柱受火性能进行了分析.结果包括各参数对约束钢柱轴力—温度关系曲线,跨中弯矩—温度关系曲线,约束钢柱破坏温度,无约束钢柱与约束钢柱破坏温度之差,以及约束钢柱破坏温度与屈曲温度之差等的影响.主要结论为:约束钢柱屈曲前,轴力基本线性增加,截面弯矩变化较小,约束钢柱屈曲后,截面弯矩突然增大;轴向约束减小钢柱的破坏温度,并随约束刚度的增加,钢柱的破坏温度逐渐减小,但是存在临界轴向约束刚度比,当大于该临界约束刚度比时,轴向约束刚度比的大小对钢柱的屈曲温度影响很小;随着轴向荷载比和弯矩荷载比的增加,约束钢柱的破坏温度减小;端部弯矩比对约束钢柱的破坏温度影响较小.     

考虑击实温度的可回收沥青路面材料直剪蠕变试验

为研究不同施工温度下作为路基填料的可回收沥青路面(RAP)材料的蠕变特性,针对沥青成分具有黏附性和温度敏感性的特点,开展了击实温度为0℃和50℃时RAP试样的直剪试验和蠕变试验.直剪试验结果表明:相同击实温度下,竖向应力越高,抗剪强度越大,达到峰值剪应力对应的剪应变越大;抗剪强度指标随击实温度升高而增加.直剪蠕变试验结果表明:相同剪应力比下,击实温度越高,蠕变破坏时间越长;相同击实温度下,竖向应力越大,蠕变破坏时间越长;临界剪应力比随击实温度升高呈线性增加.通过揭示3个参数经验蠕变模型中各参数随击实温度的定量变化规律,建立考虑击实温度影响的修正蠕变模型.工程应用中建议在夏季施工,以提高击实温度,从而增加临界应力比,提高抗蠕变性能.