点支式玻璃建筑中铸铝支承件承载性能

为了研究点支式玻璃建筑中铸铝支承件的承载性能,对3种典型铸铝支承件进行了足尺模型试验研究。按照实际工程中支承件的形式与尺寸制造模具,采用ZL105-T1和ZL111-T6这种铝合金材料铸造成足尺模型试件,借助万能试验机对试件进行加载试验,得出了试件的屈服荷载与极限荷载。根据试件的实际几何尺寸与材料属性,建立有限元模型对试验过程进行数值模拟。有限元分析结果与试验数据吻合良好,验证了有限元模型的可靠性。试验研究与有限元分析表明铸铝支承件的承载力较高,可以在实际工程中应用。     

两种结构用铝合金循环加载试验研究

铝合金材料的滞回性能是研究铝合金结构抗震性能的基础.针对国产6082-T6和7020-T6铝合金,采用等幅升幅、等幅交替和循环拉伸3种不同的加载制度进行循环加载试验,最大应变控制在±4%.试验采用标距与直径比为1.5的小标距试件防止其在循环加载时发生受压失稳.小标距试件和标准试件的单调拉伸结果对比表明,在4%的应变范围内,小标距试件和标准试件的试验结果相差很小,因此采用小标距试件进行循环加载试验是可行的.通过循环加载试验获得了铝合金材料的应力-应变关系及滞回特性.试验结果显示,铝合金材料有良好的滞回性能和延性,加载方式对其骨架曲线有一定影响.     

国产结构用铝合金断裂韧性参数校准

为了将空穴增长模型(VGM)和应力修正临界应变模型(SMCS)应用于国产结构用铝合金的韧性断裂预测,完成了国产6061-T6、6082-T6和7020-T6 3种牌号的铝合金标准圆棒试件和缺口圆棒试件的单轴拉伸试验,并结合有限元分析,校准了3种牌号铝合金的VGM和SMCS模型断裂韧性参数.研究结果表明:槽口半径大小对各牌号铝合金试件的断裂韧性参数校准值影响较小,离散系数均在20%以内;断裂韧性参数是铝合金材料固有属性,可用于国产结构用铝合金在不同应力状态下的韧性断裂预测;与SMCS模型相比,VGM模型能够更为精确地预测铝合金材料的韧性断裂.     

多次冲击载荷作用下典型铝合金材料动态响应规律

为了研究典型铝合金材料在多次冲击载荷下的响应规律,基于落锤冲击试验机进行了7075-T7351铝合金试样多次冲击试验,采用控制变量法研究冲击能量、冲击次数以及缺口对材料冲击性能的影响.通过分析多次冲击过程中载荷、吸收功、塑性变形以及冲断次数的变化规律,研究了材料在多次冲击载荷下的冲击响应.结果表明:7075-T7351铝合金多次冲击过程中硬化现象明显,冲击次数、冲击能量以及缺口等对材料的冲击性能有重要影响.     

7075-T6铝合金单向超声振动车削表面质量及形貌特征

对7075-T6铝合金试件采用普通切削(CT)和振动切削(UVC)加工方法进行了加工实验,分析了2种切削加工方法在不同参数下对铝合金试件加工表面粗糙度的影响.试验研究结果表明:在相同的进给量和切削深度情况下,随着车削速度的变化,普通切削获得的加工表面粗糙度先减小后增大再减小,但随着转速的增大进入高速切削后,工件表面粗糙度值逐渐趋于稳定;随着进给量的增加超声振动硬车削与普通硬切削加工表面粗糙度都呈上升趋势,超声振动切削表面粗糙度较小;在切削速度、进给量相同的条件下,普通硬质切削7075铝合金加工表面粗糙度随着切削深度的增加而增加,而超声振动切削7075铝合金加工表面粗糙度随着切削深度的增加先减小后增加.通过对获得实验数据的分析以及对车削加工获得的加工表面显微形貌的观测,证实了超声振动加工在难加工材料加工中的优势.     

铝合金板式节点火灾后承载性能

对铝合金板式节点火灾后性能的研究可为评估铝合金网壳火灾后承载性能提供依据。完成了6061-T6铝合金材料过火后的单向拉伸试验,给出了其火灾后力学性能折减系数的计算式。完成了12件6061-T6铝合金板式节点过火后的承载性能试验,得到其承载力和破坏模式。试验结果表明,铝合金材料性能及铝合金板式节点力学性随过火温度的变化均呈现三折线趋势。建立数值模型并进行参数分析,分析了材料性能、过火温度、尺寸规格对铝合金板式节点过火后承载性能的影响规律。最后,拟合得到铝合金板式节点火灾后的弯曲刚度及承载力计算式以及火灾后的弯矩-转角曲线四折线模型。     

建筑用铝合金的疲劳性能试验

作为一种建筑金属材料,铝合金对应力集中和裂纹比较敏感。经过固熔热处理、人工时效、挤压成型等处理后,铝合金构件的疲劳强度相对较低,抗疲劳能力差。为研究6061-T 6和6005-T 5两种典型的铝合金材料的疲劳性能,通过常规试验方法分别对这两组铝合金光滑板试件进行了轴向拉伸疲劳试验。在循环次数为104~2×106时测定了两种材料的S-N曲线。试验结果发现:铝合金的疲劳强度大致与抗拉强度成正比,抗拉强度高的疲劳强度也高。     

不同养护条件下活性粉末混凝土局压承载力试验

为了保证活性粉末混凝土(RPC)在不同材料设计和工程条件下预应力锚固区的局部受压安全性,以养护条件、钢纤维掺量与局压面积比为基本参数,深入研究各因素对RPC材料局部受压承载力的影响,完成了18个RPC试件的轴心局部受压承载力试验,获得了试件的局部受压极限承载力、破坏形态、裂缝发展模式以及荷载-位移关系等,并由此分析了RPC材料试件局部受压机理。在此基础上,引入RPC材料在不同养护条件和钢纤维掺量下的受压和受拉本构关系,基于ABAQUS建立RPC构件局部承压非线性有限元模型,完成全过程非线性分析,并将有限元结果与试验结果进行对比。基于现有规范公式,根据上述主要试验因素的影响规律,建立实用的RPC材料局压承载力统一计算公式。研究结果表明:与自然养护相比,采用蒸汽养护的RPC试件局压承载力提高约7%;钢纤维掺量(体积分数,下同)从1%增加到2%以及从2%增加到3%时,试件局部受压承载力的增幅分别为26.8%和13.2%,说明钢纤维的掺入能有效提高RPC材料的局压承载力,但其提高作用随钢纤维掺量的增加而减弱;与普通混凝土相似,RPC材料局部受压承载力与局压面积比存在线性关系,说明局压面积比对材料局部受压性能的影响属于结构层面,并不因材料性能的增强而改变;有限元分析以及拟合公式结果均与试验结果吻合良好。     

考虑位错密度的铝合金动态压缩晶体塑性有限元分析

采用实验与晶体塑性有限元(CPFEM)相结合的方法，对7075-T6铝合金在动态压缩实验中的宏观力学响应及其微观结构的演化进行了分析。通过分离式霍普金森压杆(SHPB)对7075-T6铝合金进行了应变率为2 000 s^-1的动态压缩实验，并使用电子背散射衍射技术(EBSD)对实验前后试件的微观结构进行了表征。修改了传统晶体塑性有限元模型中的强化模型和流动准则，引入位错密度作为内部状态变量，并探究了摩擦系数以及位错增殖系数和位错湮灭系数对试件宏观力学性能的影响。结果表明：位错增殖系数增大会导致材料的硬化行为加剧且极限强度提高，位错湮灭系数增大则会导致材料的极限强度下降，且弱化其硬化行为。通过实验与模拟的结果对比可以看出，晶体塑性有限元模型可以较为准确地预测动态压缩过程中试样内部织构的变化趋势，表现为生成了较多的Brass{110}<112>织构和Goss{110}<001>织构。     

竖向荷载作用下无粘结预应力砼平板-T形柱节点的试验研究

进行了6个足尺平板-T形柱节点试件的冲切性能试验．阐述了平板-T形柱节点的冲切受力性能和破坏特征,分析了无粘结预应力钢筋的应力变化特点以及板暗梁面筋和抗冲切箍筋的应变发展特点,对比了试件的极限承载力．试验结果表明,施加一定预压应力的试件具有较好的抗冲切受力性能,增加预压应力和平板厚度可提高节点的冲切承载力．     

国产结构用铝合金高温力学性能试验研究

为了研究铝合金材料在高温下的力学性能,完成了国产结构用铝合金6082-T6、6N01-T6、6061-T4和6061-T6的高温下恒温加载试验.试验测得了4种牌号铝合金在不同温度下(20~300℃)的力学性能,包括名义屈服强度、极限强度和延伸率等力学性能指标.然而在试验中发现高温下材料应变难以准确测量,因此未能获得各牌号铝合金高温下的弹性模量.将试验数据进行拟合,得到了4种牌号铝合金力学性能指标高温折减系数的计算式,为铝合金结构的抗火性能研究打下基础.此外,还将所得到的折减系数计算式与欧洲规范和美国规范中的建议值进行对比,结果表明规范建议值均偏安全,其中美国规范最为保守.     

矩形钢管再生混凝土短柱的轴压性能

通过6个试件的轴心受压试验,考察了再生粗骨料取代率和截面长宽比对矩形钢管再生混凝土短柱的破坏形态、荷载-变形曲线及承载力等力学特性的影响.结果表明:随再生粗骨料取代率的增大,矩形钢管再生混凝土短柱的轴压承载力和组合弹性模量及相对承载力系数减小,而后期承载力系数增大;截面高宽比对试件相对承载力系数变化规律的影响很小,而截面高宽比越大试件的后期承载力系数越小.在选用合理的材料本构关系模型的基础上,建立有限元模型对矩形钢管再生混凝土短柱的轴压性能进行了模拟,总体上有限元模拟结果与试验结果吻合较好.     

免烧高掺量粉煤灰砖砌体的可靠度分析

通过对粉煤灰砖砌体轴心受压和受剪试件进行可靠度分析,给出了这种材料的承载力统计参数。结果表明,该试件的可靠度满足要求。     

大截面7A04高强铝合金角形柱轴压整体稳定试验研究

为研究大截面的7A04高强铝合金角形柱轴压整体稳定性能,进行了18个试件的试验,将试验结果与我国规范进行对比,并建立了试验的有限元模型.试验结果表明:名义长细比为30~80时,试件发生弯扭屈曲破坏;名义长细比为100时,试件发生弯曲屈曲破坏.可得出结论:我国规范过多考虑板件局部屈曲对于构件的影响从而大大低估其稳定承载力;对于板件宽厚比超限不多的构件,局部屈曲对构件稳定承载力几乎无影响;有限元计算结果与试验结果吻合良好,用所建立的有限元模型可以对7A04高强铝合金角形柱稳定性能进行准确模拟.     

钢骨—T形钢管混凝土中长柱轴心受压试验分析

为研究钢骨—T形钢管混凝土长柱轴心受压力学性能,对16根长细比为16<λ<43的钢骨—T形钢管混凝土柱进行轴心受压试验,研究试件破坏形态和工作机理,得到试件的荷载—纵向位移曲线、荷载—应变曲线以及荷载—挠度曲线。通过分析套箍指标、配骨指标和长细比等参数对试件轴心受压力学性能的影响,以及对比试件极限承载力的试验值和理论计算值,提出钢骨—T形钢管混凝土长柱轴心受压稳定系数计算方法,进而推出极限承载力计算公式。研究结果表明:内置工字型钢骨的T形截面钢管混凝土柱具有较好的延性;钢管、混凝土和钢骨三者能很好地协同工作,改善了核心混凝土的脆性破坏性质,使组合柱的承载力显著提高;所提出的试件极限承载力计算公式可供工程设计参考。     

国产铝合金材料滞回本构模型研究

材料的滞回本构模型是准确预测结构弹塑性地震响应的基础.为此,在国产6082-T6和7020-T6铝合金材料的循环加载试验的基础上,得到了铝合金在单调荷载和循环荷载作用下的应力-应变曲线;随后采用分段Ramberg-Osgood模型对单调拉伸曲线、循环加载曲线以及骨架曲线进行拟合,并提出了国产铝合金材料的单轴滞回本构模型.将所提出的滞回本构模型与试验结果进行对比,结果表明本文提出的滞回本构模型能够准确地描述铝合金材料在循环荷载作用下的受力性能.     

铝合金受弯构件局部稳定性能的有限元分析

目的研究铝合金受弯构件局部稳定性的结构受力性能.方法利用有限元软件ANSYS建立了9个试件模型,其中5根为无跨中加劲肋,4根为含跨中加劲肋,对试件进行局部稳定受力特性分析,并将模拟结果与试验结果进行对比.在建模中提出了针对铝合金挤压型材的"相同模板平均缺陷"的缺陷值简化代入方法.结果经过对比,有限元计算的极限承载力与试验得到的极限承载力比值的平均值为0.99,标准差为0.06.结论笔者建立的有限元模型可以准确地分析铝合金受弯构件的局部稳定性能,该模型也为进一步进行更多类型的铝合金受弯构件局部稳定性能的参数化分析提供借鉴.同时该有限元模型也验证了"相同模板平均缺陷"这一方法的准确性.     

玻璃幕墙中铝合金立柱螺钉连接节点抗拉性能试验

为研究玻璃幕墙中铝合金立柱螺钉连接节点的受力性能,通过一套自主设计的加载装置进行了20个连接件的单钉抗拉连接静力试验,分析了立柱和螺钉的3种典型破坏模式以及螺钉种类、螺杆直径、螺钉螺距和腐蚀条件等因素对连接件承载性能的影响,根据试验结果拟合出了铝合金立柱螺钉连接的极限抗拉承载力的计算公式。研究结果表明:铝合金立柱螺钉立柱连接节点的典型荷载-位移曲线上升段可分为弹性、强化、滑移3个阶段,可将强化阶段的强化极限点作为工程设计破坏阶段之用;在相近直径系列试件中,盘头螺钉的延性系数和极限刚度普遍大于自攻螺钉;螺钉类型、螺杆直径和腐蚀条件对节点的极限承载力和刚度影响最为显著,试件极限承载力随螺杆直径的增长而呈增大趋势,自攻螺钉试件的极限承载力大于盘头螺钉,而当自攻螺钉公称直径超过立柱型材局部厚度后,相对于盘头螺钉表现出承载力大幅下降的试验现象;通过回归分析得到的极限抗拉承载力计算公式与试验值比较,两者吻合良好。     

基于Pro/Mechanica激光固化快速成型工作台的有限元分析

以CASLA600型号的工作台为例,采用1/4模型,在Pro/Mechanica的分析平台上,分析对比了304不锈钢和7075-T651铝合金材料的工作台在满载工况下的应力和变形情况,为设计高强度、重量轻的工作台提供了理论依据。     

粘贴形式对CFRP布约束柱轴压性能影响试验研究

为研究碳纤维增强复合材料(carbon fiber reinforced polymer,CFRP)的不同粘贴方式对于约束加固柱轴心受压性能的影响,文章设计了6个试件进行静力轴心受压试验。结果表明:当CFRP布用量相同时,单层纤维全包形式对柱的约束效果较弱,改为2层条带式加固后柱承载力明显增大;对于不同条带参数的试件,当条带宽度和间距越小时,加载过程中试件混凝土表面裂缝越密集,条带断裂时破坏范围越大,试件加固后承载力增长越大,但变形能力增长有所降低。最后通过试验结果分析给出使柱获得较高加固效率的CFRP布条带参数。