二维三轴编织铺层复合材料开孔前后弯曲性能

采用普通机械方式对不同层数二维三轴编织铺层复合材料进行开孔,并对开孔前后材料的弯曲性能进行研究.结果表明:当孔直径与试样的宽度比为1∶3.88时,铺层数为一、二、三的编织复合材料开孔后最大弯曲载荷和弯曲强度较开孔前分别下降了1/3左右;弯曲弹性模量分别下降了1/2左右.开孔前后试样的最大弯曲载荷和弯曲弹性模量都随着铺层数的增加而增加,但当铺层数达到一定层数后,对弯曲性能的改变量减小.材料弯曲破坏试验中表现的主要破坏模式为压缩破坏.开孔对周围的影响主要为距孔边缘1~2mm范围.     

钢结构氧气切割开孔残余应力数值分析与实验研究

氧气切割是船体结构临时开孔工艺中的首选方法,其产生的残余应力对后序封孔焊接与结构安全性均有重要影响.基于氧气切割原理,建立了预热火焰与铁氧反应生热的组合热源模型;基于热弹塑性有限元法,建立了氧气切割开孔过程的数值计算模型,并分析了切割温度场与残余应力场分布规律.通过氧气切割开孔实验进行结果验证,采用红外热像仪测量表面温度分布,应用压痕应变法测量残余应力,实验结果与计算结果基本吻合.研究结果表明:在割缝边缘存在超过材料屈服点的拉应力区,其宽度受切割速度、开孔尺寸与纵向约束等因素的影响.     

含开孔和补强的蜂窝夹芯层合结构的屈曲分析

该文针对含有开孔和孔边补强的蜂窝夹芯复合材料层合结构的屈曲分析发展了一套三维有限元求解方案。孔边缘应力集中区采用W ilson非协调实体单元模拟,同时为减小求解规模,远离开孔的应力平缓区则采用一种相对自由度层合壳元。这种单元避免了传统壳元的转动自由度,易与三维实体单元连接,使变厚度、带有补强的复合材料层合壳体等复杂结构得以正确建模。数值算例验证了该文计算策略的准确性和有效性,最后通过大量数值计算研究了开孔和补强对结构临界载荷的影响。     

装配式双拼槽钢开孔组合梁受弯性能试验及挠度计算

提出一种新型装配式双拼槽钢开孔组合梁,以钢梁腹板开孔长度为参数,设计4根开孔组合梁和1根实腹组合梁,进行静力性能试验,研究开孔形式对各试件破坏模式、延性、界面滑移、截面剪力分布以及整体工作性能的影响。基于空腹桁架理论,提出考虑剪切变形、洞口处剪力次弯矩局部变形的双拼槽钢开孔组合梁挠度计算方法。研究结果表明：新型装配式双拼槽钢开孔组合梁具有良好的整体工作性能;圆形开孔时组合梁表现为弯曲破坏,修圆矩形开孔时组合梁表现为空腹破坏(vierendeel mechanism);开孔形式对双拼槽钢组合梁的刚度和承载力影响显著;与实腹梁相比,圆形开孔时组合梁初始刚度下降12%,极限承载力下降10%;而开孔长度为900 mm的修圆矩形开孔组合梁初始刚度下降60%,极限承载力下降27%;腹板开孔提高了双拼槽钢组合梁的延性,而修圆矩形开孔组合梁与圆形开孔组合梁相比延性略降低;开孔可提高混凝土板抗剪贡献,随着开孔长度增大,各试件混凝土板承担截面总剪力的24%～28%;采用的双拼槽钢开孔组合梁挠度计算方法所得理论值与试验值吻合良好。     

复合材料工字梁开孔应力及补强分析

运用有限元商用软件ABAQUS,分析了剪载荷下腹板开孔的复合材料翼梁的孔边应力分布及开孔补强性能.在应力分析中,讨论了开孔间距,开孔距离梁下缘条的高度及开孔形状对孔边应力分布的影响.研究表明开孔间距、开孔距离梁下缘条的高度及开孔形状对孔边应力集中程度都有影响,但是开孔距梁下缘条的高度和开孔形状影响较大;补强能降低开孔处的应力,提高结构承载能力.包边补强效果最好,双侧贴片补强次之,单侧贴片补强效果最弱.补强材料刚度越大,补强效果越好.     

轻钢龙骨腹板开孔参数对复合墙体传热的影响

对C型腹板开孔轻钢龙骨复合墙体的传热性能进行了数值模拟,分析了腹板开孔参数(开孔排数、开孔长度、宽度、孔的横向间距和纵向间距)对墙体传热的影响和热桥问题.结果表明,腹板开孔后能有效降低墙体传热系数和热桥效应,合适的开孔参数为:开孔排数4-6排、孔长70-80mm、孔宽2-3mm、孔的横向间距6-9mm、纵向间距20-30mm.     

受弯开孔薄板弹性屈曲性能分析与计算方法研究

用有限元软件ABAQUS建立开孔薄板受弯屈曲分析计算模型,分析板件的长宽比、宽厚比、开孔形状、开孔尺寸、开孔位置和开孔间距等对开孔受弯板件弹性屈曲性能的影响.结果表明,板件的长宽比及宽厚比对开孔受弯板件的弹性屈曲性能影响不大;不同开孔形状如开圆孔及开长圆孔,对受弯板件的屈曲稳定系数有不同程度影响,开长圆孔的屈曲模式更复杂;随着开孔尺寸的增加,对受弯板件屈曲的影响越大;开孔间距满足一定限制条件时的影响不大;开孔位置对受弯板件屈曲的影响较明显.根据有限元分析所得结果进行回归分析,给出开孔受弯板件屈曲稳定系数k的计算公式.     

受荷工字型钢梁腹板开孔监测研究

通过对受荷工字型钢梁腹板开孔试验的实时监测,分析不同工况下钢梁开孔前后的受力特性,监测结果表明:在开孔率较小时气割开孔导致的温度应变远大于开孔引起的受荷应变,并且开孔时在钢梁下架设临时支撑可以有效地降低残余应变.同时,结合有限元模拟,讨论了开孔形状、尺寸对钢梁力学性能的影响,结果表明:孔径在200 mm以内是钢梁开孔的合理选择.有限元模拟与现场试验结果的比较表明了在钢梁开孔现场试验的必要性.     

全压力平衡式海底管道开孔机设计

为满足国内海底管道开孔和管道维修的需求,进行了海底管道开孔机的研制。因为海洋管道开孔机要满足海底开孔作业要求,故重点研究了三种压力平衡方式用于开孔机的压力平衡设计,即活塞式、波纹管式和胶囊式压力平衡方法,并且通过研究比较选择了胶囊式压力平衡方法,对全机进行了压力平衡设计,胶囊式压力平衡可同时满足海底和陆上的开孔环境要求。通过开孔机实验,开孔机工作正常,平衡压力效果满足设计要求。     

H型钢梁翼缘开孔研究

目的研究H型钢梁翼缘开孔的最优设计,使实际工程中电气管线铺设达到美观、实用的效果.方法采用ANSYS有限元分析软件,对刚性连接、柔性连接、半刚性连接的H型钢梁进行翼缘开孔模拟.针对不同开孔直径、数量、位置,翼缘宽度,钢梁长度等参数进行分析.结果当翼缘宽度100 mm时,不建议开孔;当翼缘宽度150 mm,建议开孔直径为25 mm;当翼缘宽度为130 mm时,建议开孔补强;当翼缘宽度≥150 mm时,建议开孔直径为35 mm.开孔位置选择接近反弯点或弯矩为零且不应小于整体梁长度的1/6处;多组开孔选择翼缘两侧对称开孔;同等条件下,优先选用长度较小的钢梁进行开孔.结论在项目进行施工前,可以依据工程图纸,进行开孔钢梁位置和补强板的设定.运用集成化生产模式,在工厂直接进行开孔和补强.在条件允许的情况下,运用整体铸造的方式,可以更好地保证产品质量.     

轴心受压开孔薄板弹性屈曲性能分析

由于开孔板件的孔洞周围会出现应力集中,板件易在开孔部位提前进入屈服状态,发生屈曲,进而影响整体结构的稳定性.用Abaqus对开孔板件在轴心受压情况下的弹性屈曲性能进行分析,讨论板件开孔大小以及开孔位置、开孔间距、板件宽厚比、板件尺寸等对开孔板件屈曲性能的影响.在分析参数的基础上,给出轴心受压开孔板件屈曲稳定系数的建议公式.结果表明,开孔位置距离板件短边较近时,板件的屈曲系数明显下降,且随着开孔尺寸的增大影响程度越大;孔间距固定在一定范围时对开多孔薄板的屈曲系数影响较小;板件的宽厚比及其尺寸对轴压薄板的屈曲系数影响不大.     

台阶开孔式缓冲结构对隧道气动效应分析

随着列车速度的不断提升,列车由明线驶入隧道所引发的微气压波问题变得日益突出,有关研究表明：组合型式缓冲结构较单一型式缓冲结构能更好的缓解微气压波的影响,为了进一步减缓微气压波对隧道周边环境的影响,本文提出了台阶开孔式组合型缓冲结构。基于 两方程紊流模型,运用数值模拟的方法,从开孔距离、开孔率、开孔数量、开孔位置四个方面进行研究,对列车驶入隧道所引起的初始压缩波压力和压力梯度值进行具体分析,得出优化设计参数。台阶开孔式缓冲结构对初始压缩波压力最大值的影响较小,最大压力值差值保持在10Pa内,但对初始压缩波压力梯度值影响较大。当开孔距离为4m、开孔率α为36％、开孔数量为2孔、开孔位置为顶部开孔时,为最优工况,对压力梯度的减缓效果达到了60.14％。     

钢-混组合结构开孔波折板剪力件静载推出试验

剪力件是组合梁桥中钢腹板和混凝土上下翼缘板连接的关键构造,研究开孔波折板剪力件的力学性能是该种连接件设计的关键环节。通过38个开孔波折板剪力件试件及8个开孔板(PBL)剪力件对比试件的静载推出试验,研究考虑不同参数影响的开孔波折板剪力件静载作用下的受力性能,并给出开孔波折板剪力件屈服承载力及极限承载力计算公式。研究结果表明:开孔波折板剪力件推出试验过程可以划分为外荷载达到屈服承载力之前的线性阶段、荷载由屈服承载力增加到极限承载力的塑性阶段以及破坏阶段;影响开孔波折板剪力件抗剪承载能力的主要参数为混凝土强度等级、开孔孔径、贯穿钢筋面积、开孔板厚度等。同等条件下,开孔波折板剪力件抗剪承载力比PBL剪力件提高约1.5倍;给出的计算公式物理意义明确,其计算结果与本文试验结果吻合较好,可用于开孔波折板剪力件的设计计算。     

基于有限元方法的方形压力容器开孔优化分析

通过有限元方法对方形压力容器进行了应力仿真,并研究了开孔面及其开孔位置对应力的影响.结果表明:对于未开孔的方形压力容器,其最大应力发生在最大面的中心;对于开孔压力容器,对不同面进行开孔,在最大面开孔对应力影响最大.而在同一面上开孔,呈现板中心和板边界开孔高,而中间低的特点.     

装配式钢质耗能铰连接中开孔削弱钢板阻尼器滞回性能研究

提出一种装配式节点钢质耗能铰连接，对其关键部件开孔削弱钢板阻尼器，进行3种开孔削弱形式的试件轴向往复加载试验，考察开孔削弱钢板阻尼器的破坏模态，研究其滞回性能、骨架曲线、承载能力与延性性能等。探讨开孔削弱长度、开孔削弱宽度、宽厚比、厚度方向间隙等参数对钢板阻尼器滞回性能的影响。建立开孔削弱钢板阻尼器的简化力学模型，提出阻尼器滞回本构模型并对本构模型准确性进行验证。结果表明，阻尼器的开孔削弱钢板在开孔削弱处开裂或断裂，避免了面外屈曲的发生，实现塑性耗能与破坏模式可控；阻尼器滞回曲线饱满，承载力均高于297.31 kN，位移延性系数Δ/Δy均大于4.5，表现出良好的耗能能力、承载能力与延性性能；相比菱形开孔，竖缝开孔削弱阻尼器综合力学性能更优，建议开孔削弱长度a/L为0.25～0.55，开孔削弱宽度b/B为0.2～0.5，宽厚比为12.50～15.63，厚度方向间隙不超过2 mm；提出的开孔削弱钢板阻尼器滞回本构模型能准确地模拟阻尼器滞回性能。     

开孔板连接件力学性能研究综述

为研究开孔板连接件的静力及疲劳力学性能,对国内外相关的推出试验研究文献进行分析及归纳总结,并对影响开孔板连接件极限承载能力的构造参数、构造形式、承载能力计算公式及疲劳性能进行阐述分析.认为:推出试验构造形式、混凝土强度、开孔钢板开孔孔径大小及贯穿钢筋直径对开孔板连接件极限承载能力有较大影响;开孔板连接件具有良好的抗疲劳性能,在一定次数的疲劳荷载施加后,其力学性能有一定的退化,但仍具有较大的承载能力.同时,根据开孔板连接件在工程中的应用,对开孔板连接件今后的研究工作提出了相应的建议.     

大尺度开孔钢梁性能的试验研究和数值分析

研究了超出我国设计规范构造尺寸限制的大尺度、非等间距腹板开孔的钢梁性能,进行了2榀针对实际工程的长9m钢梁的足尺静力试验,将试验数据与一般梁理论、空腹桁架理论、有限元等方法得到的计算数据进行了比较分析．研究表明：这种大开孔钢梁只要设计得当,能够满足承载力和挠度要求;空腹桁架理论适用空腹截面正应力的简化计算;孔口附近的实腹截面应力分布受到开孔的显著影响,对正应力和剪应力分布,有影响的范围为距离孔口边缘分别约0．9倍孔口高度以内和1．0倍梁截面高度以内;在影响范围之内,正应力呈非线性分布,中和轴处的剪应力偏大,与梁理论有关弯曲应力和剪应力公式的计算结果相差较大．     

环形抛光盘几何参数对去除函数的影响

为获得与理想去除函数更为接近的去除函数,采用中心开孔的环形抛光盘作为抛光工具,推导环形抛光盘在行星运动方式下的去除函数模型,探究环形抛光盘偏心率m及中心孔径r1对去除函数形状及误差修正能力的影响。研究表明:当0<06时,去除函数的中心区域出现较大程度的“凹陷”,不具备理想去除函数特性;中心开孔孔径r1主要影响去除函数的峰值区域大小及边缘去除量,随着r1增大,去除函数中心峰值区域越窄,边缘去除量减小,去除函数呈现出“脉冲特性”,有利于中频误差的修正;与应用较为广泛的圆形抛光盘去除函数相比,在相同偏心率m下,环形抛光盘的中频误差控制能力优于圆形抛光盘。>     

新型腹板开孔HF1轻钢龙骨复合墙体传热性能研究

在腹板开孔C型轻钢龙骨的研究基础上,对新型腹板开孔HF1轻钢龙骨复合墙体截面参数、开孔参数对传热性能的影响进行数值模拟分析。分析内容包括两大部分:复合墙体的截面参数(龙骨高度、龙骨厚度、龙骨翼缘宽度)对墙体传热的影响;腹板开孔参数(孔长、孔宽、孔洞横向间距、孔洞纵向间距、开孔排数)对墙体传热的影响。研究结果表明:龙骨高度及龙骨厚度对墙体传热系数的变化影响较为明显,龙骨闭合翼缘宽度无明显影响。孔长和开孔排数是影响传热性能的主要参数。     

基于有限元法的冷却塔结构开孔问题

由于基于ANSYS开放式技术平台可以较好地模拟双曲线冷却塔开孔整个受力过程，因此，依托实体工程结构建立其开孔前后的有限元模型，通过对开孔结构的受力性能进行参数化分析，探讨了在自重和风荷载作用下，孔洞形状、尺寸及位置与结构应力集中和稳定性的关系，并提出了开孔后的补强措施，以为优化开孔设计、提高结构强度和稳定性作参考。