基于变分理论的钢板夹心混凝土组合板界面剪力分析

利用变分理论,建立组合板界面剪力的计算微分方程,给出均布荷载下的界面剪力计算公式.计算结果表明,组合板最大界面剪力发生在跨中,并沿组合板跨度方向向端部呈非线性逐渐减小;组合板界面剪力随着连接刚度及外荷载的增加而增加,随着钢的面积分数的增加、混凝土强度等级的提高而减小;连接刚度与外荷载是影响组合板界面剪力的主要因素.     

均布荷载下预应力FRP筋钢与混凝土组合梁轴向力计算

外荷载作用下,预应力FRP筋钢与混凝土组合梁的交接面必产生相对滑移,预应力FRP筋内力会随外荷载增加而增加,这种交接面滑移和FRP筋内力增量会导致混凝土翼缘板、钢梁、连接件受力性能发生变化.针对这一问题,结合预应力组合梁实际受力特征,利用弹性理论,建立了考虑组合梁交接面相对滑移和预应力FRP筋内力增量影响的轴向力微分方程,给出均布荷载下组合梁中混凝土板和钢梁的轴向力理论计算公式.计算结果表明,预应力FRP筋组合梁的轴向力随着连接件刚度的增大和外荷载增加而增大,组合梁跨中截面轴向力最大,从跨中到梁端按非线性逐渐减小,梁端部轴向力近似为零,预应力FRP筋内力增量对组合梁轴向力影响较小,可以忽略其对...     

基于能量法的U型钢与混凝土组合梁变形计算分析

针对外荷载作用下,U型钢与混凝土板界面产生的相对滑移,引起内力重分布,降低组合梁承载力,增加组合梁变形等问题,运用能量法对U型钢与混凝土组合梁的变形进行了分析.在能量变分原理的基础上,建立了考虑界面相对滑移影响的组合梁的变形计算微分方程,给出不同作用荷载工况下的变形计算公式,并对其进行了算例分析,讨论了连接刚度和U型钢钢板厚度对组合梁变形的影响.计算结果表明,组合梁的变形沿梁长呈非线性分布,随着连接刚度增加而减小,随着钢板厚度的增加而减小.     

均布荷载作用下简支组合梁受力机理分析

为了揭示组合梁在均布荷载作用下的受力机理,考虑弯曲和滑移耦合变形,建立组合梁滑移受力机理模型.首先,以单跨简支组合梁为研究对象,探讨组合梁变形与滑移规律、横截面内力分布及结合部传力机理;然后,分析截面尺度、界面刚度与荷载加载面对组合梁受力机理的影响.结果表明：混凝土板抗剪和抗弯作用在房建组合梁中较明显,在桥梁组合梁中可忽略;随着界面刚度比的增加,简支组合梁的曲率、转角、挠度和滑移均减小;混凝土板和钢梁轴力同步增大,混凝土板剪力增大而钢梁剪力减小,混凝土板、钢梁弯矩减小而轴力力偶增大;结合部界面切向力增大而界面法向力基本不变;相较于按自质量分配荷载,均布荷载由混凝土板承担时界面压力增大,由钢梁承担时则界面受拉,应注意验算界面抗拉拔性能.     

基于能量法的GFRP管与混凝土板组合梁轴向力计算

GFRP管与混凝土组合梁能够共同工作是通过剪力连接件来实现,而工程中应用的连接件一般为柔性件.连接件在传递GFRP管与混凝土界面上的水平剪力时,会产生变形,从而在GFRP管与混凝土板的界面上引起滑移,这种滑移会导致GFRP管、混凝土翼缘板、连接件的受力性能发生变化.针对这一问题,基于最小势能原理并结合组合梁实际受力特征,建立了考虑组合梁界面相对滑移影响的轴向力微分方程,给出对称集中荷载下组合截面中GFRP管和混凝土板的轴向力理论计算公式.计算结果表明,组合梁的轴向力随着连接刚度的增大和外荷载增加而增大,随着GFRP管壁厚度增加而减小.组合梁跨中截面轴向力最大,从跨中到梁端按非线性逐渐减小,梁端部轴向力近似为零.     

弹性阶段波形钢腹板组合梁体外预应力增量

为研究波形钢腹板组合梁受弯破坏过程中弹性阶段体外预应力增量的影响因素和计算方法,开展了体外预应力波形钢腹板组合梁的抗弯承载力试验,结合波形钢腹板组合梁的刚度特征,考虑"剪切变形"和"二次效应"的影响,推导了弹性阶段适用于波形钢腹板组合梁在两点对称荷载作用下的体外预应力筋应力增量的计算公式,研究了各参数对体外预应力筋应力增量的影响规律。研究表明:公式计算结果与试验结果吻合较好;在弹性阶段,"二次效应"对体外预应力筋应力增量的影响为0.2%,可以忽略不计;体外预应力筋应力增量随混凝土弹性模量的增加而线性减小,随梁高的增加而线性增加;波形钢腹板厚度与梁高的比值对体外预应力筋应力增量的影响可以忽略。     

组合板剪切粘结机理及承载能力试验

压型钢板与混凝土界面的纵向剪切粘结破坏是组合板最为常见的破坏方式.端部锚固明显改善了组合板的纵向剪切粘结承载特性.当前的计算方法,如m-k法和部分连接法对此考虑并不充分.进行了13块足尺组合板的承载力试验,通过组合板的挠度、端部滑移和截面应变分布等试验结果,揭示了组合板剪切粘结破坏机理,分析了端部栓钉锚固、跨度、板厚和剪跨长度对组合板剪切粘结承载力的影响.根据组合板截面的内力及变形几何关系,得到了压型钢板与混凝土界面纵向剪力与竖向剪力的关系.对m-k法和部分连接法进行了分析比较,根据组合板界面剪切粘结极限状态,对部分连接法方法进行了改进,其计算结果与试验结果吻合较好.     

基于ATENA的梁侧锚固钢板加固梁中纵横向滑移数值模拟

为了研究梁侧锚固钢板加固混凝土梁(BSP梁)中由于锚栓连接剪切变形而导致连接界面上存在纵横向相对滑移而造成的加固效果降低问题,采用非线性有限元分析软件ATENA模拟在不同外荷载作用下不同几何参数BSP梁的纵横向滑移及锚栓连接剪力传递行为,并与前期试验结果进行对比以验证模型的适用性。在此基础上,通过参数分析研究荷载布置、混凝土梁、钢板和锚栓连接刚度等因素对纵横向滑移及剪力传递的影响规律。研究结果表明:锚栓剪力与滑移基本呈线性关系,正向和负向的纵横向锚栓剪力传递均满足平衡条件,剪力传递的幅值由外荷载决定,但其分布曲线的形状与外荷载无关,由荷载形式决定。     

剪力钉刚度对组合梁斜拉桥受力性能的影响研究

结合某斜拉桥实际工程,建立了考虑界面粘结滑移的有限元仿真模型,分别研究了不同剪力钉刚度对组合梁斜拉桥界面滑移、挠度、应力应变特性以及极限承载能力的影响.结果表明:剪力钉刚度对组合梁界面滑移值以及桥梁竖向挠度均有影响,界面滑移值和桥梁的竖向挠度均随着剪力钉刚度的减小而增大,当界面无剪力钉时,其跨中挠度增幅达22.2%.应变沿梁高的分布规律偏离平截面假定的程度随着剪力钉刚度的减小而增大,随着剪力钉刚度的减小,组合梁截面中和轴下移,将导致混凝土出现受拉的情况.剪力钉刚度对组合梁斜拉桥的极限承载能力影响较大,当混凝土板和钢梁界面无剪力钉时,结构的活载系数和整体安全系数减小约一半.     

钢空腹夹层预应力组合扭网壳静力性能分析

扭网壳由一条直线两端沿着其对应两条倾斜角不同的直线移动形成。为研究钢空腹夹层预应力组合扭网壳结构的静力性能,基于有限元分析软件建立实际模型和等代模型,分析网格尺寸、空腹夹层板高度对实际模型内力分布的影响,得到在网格尺寸一定时,空腹夹层板高度改变对上、下肋轴力和剪力键轴力、弯矩影响较大;空腹夹层板高度一定时,随着网格尺寸的增加,构件内力均有所增大。在此基础上又对比分析了预应力对两种模型竖向挠度的影响,结果表明施加预应力可以减小结构的竖向挠度,提高扭网壳结构的刚度。     

基于蒙特卡罗方法的直角切削切削力概率特性分析

考虑随机因素的影响,采用蒙特卡罗数值模拟方法,研究金属切削过程中切削力的统计分布规律.建立非等分平行面剪切区模型,求解切削速度、剪应变以及剪应变率.构建金属切削材料控制方程和温度控制方程,求解剪切区剪切应力及切削力.根据切削参数的分布信息抽取样本,代入切削力模型进行计算,获取切削力,并统计切削力的概率特性,从而提出一种基于蒙特卡罗方法的直角切削切削力预测方法.     

沥青路面层间粘结性能的黏弹性有限元分析

为深入剖析半刚性基层沥青路面层间粘结性能,基于黏弹性理论,建立三维有限元模型研究不同层间接触状态下基面层之间的剪应力分布.考虑实际工程情况,引入夹层,应用层间剪力定量描述其与时间的关系,研究夹层存在薄弱粘结和夹层参数对层间粘结性能的影响.结果表明:随着层间摩擦系数的减小,层间剪应力逐渐减小,沿路宽方向的剪应力较大,层间接触不连续时,剪应力存在突变;引入虚拟夹层后,随着加载时间的增加,沿行车方向的层间剪力逐渐增大,沿路宽方向的层间剪力逐渐减小;由于夹层存在薄弱粘结,剪力向薄弱粘结周围扩展,剪力最大值也有一定幅度的增加;随着夹层抗压模量的增大,层间剪力最大值逐渐增大;层间剪力随着夹层厚度的增加而增大,且增大趋势接近线性变化.分析结果表明,沿路宽方向的层间剪应力对路面力学响应起着重要的作用,在路面设计中应对基面层间的抗剪性能给与足够的重视,需要设置粘结层来改善层间接触状态,并采取适当的方法来消除夹层薄弱粘结和优化夹层设计参数.     

煤炭截割三向力传感器的研究

展示一种可用于井下测量煤炭截割力的三向力传感器。传感器为电阻应变式,其弹性元件上对应于三向分力的剪切应力区域,是由薄壁筒上开双层错位槽孔,即每一层均匀开出四个槽孔,但上下层槽孔之间沿轴向相互错开45°形成。对模型结构进行有限元计算和分析,确定了纯剪应力区的位置和主应力值。实验结果表明,所研制的力传感器不但三个测力方向灵敏度高、有足够的刚度,而且分力间交叉干扰小;制造工艺性好。     

基于相对转角与位移的空心板桥铰缝损伤识别

在考虑剪切传递和侧向力基础上,建立弹簧铰缝的铰缝力学模型,推出铰缝损伤程度计算公式,代入相对挠度、剪力和相对转角,计算出铰缝损伤程度,定位损伤位置。研究发现,铰缝真实力是复杂的,因此若只考虑剪切传递并不完整,铰缝的侧向力也十分重要。依据既有铰接板理论,考虑铰缝的侧向力、损伤和变形,提出相应假设,绘制铰缝机械性模型和空心板桥计算模型。基于侧向力和剪切力产生的板梁相对转角和相对位移,建立提出了弹簧铰缝的力学模型,推出铰缝损伤程度的计算公式,并结合数值比较分析验证了计算理论的有效性,将相对挠度、剪力和相对转角代入公式,计算损伤程度,可有效发现铰缝损伤部位和计算损伤程度。结果表明,加载区域越接近损伤位置,损伤定位的精确性越显著,损伤程度识别结果的准确性越高。     

基于等效单自由度方法非均布爆炸荷载作用下单向钢筋混凝土结构的动态剪切力分析

设计钢筋混凝土结构的一个重要考虑因素是当遭受爆炸荷载作用时,确保结构具有足够的荷载承载能力,因而分析不同爆炸载荷作用下结构的动态剪切力十分重要.基于一种介绍钢筋混凝土结构动态剪切力历史的静态模型,提出了一种有效公式计算剪切单自由度方法中单向钢筋混凝土结构在非均布爆炸载荷作用下的动态剪切力,该动态剪切力为动态抗力函数和动态荷载之间的关系,基于两个相互耦合的等效SDOF系统,并且考虑可靠的材料模型和连续模型,能够同时分析弯曲和剪切模式的动态响应.     

不同温度时橡胶-纤维复合材料帘线拔出有限元模拟

采用大变形、非线性有限元分析方法,以单根纤维帘线的大位移(0~2.5 mm)拔出为例,对橡胶-纤维复合材料不同温度下的界面力学性能进行了数值分析,得到了相应的应力场分布和拔出载荷的变化.模拟结果表明,在纤维拔出时,橡胶-纤维复合材料界面的端部出现剪应力集中,并随着温度变化而变化.拔出载荷与试验结果对比,在中、低温度区域内,具有较好的一致性.     

框剪结构剪力墙中断条件的数值分析

用杆系-层模型和振型分解反应谱法,分析不同高度和结构刚度特征值的断层剪力墙框剪结构地震反应,设定可中断剪力墙的高度条件.计算表明,可中断剪力墙高度的决定因素为上部框架的抗剪能力,随着刚度特征值的增加,可中断剪力墙的相对高度随之增加.文中给出结构高度和相对高度的表达式,结构高度对相对高度的影响较小.     

径向力作用下滚子轴承的刚度计算

针对滚动轴承刚度计算方法存在的问题,对圆柱滚子轴承受径向力时的刚度计算进行分析,利用牛顿一拉夫逊迭代公式推导出了用于计算圆柱滚子轴承径向刚度的数学公式。     

真丝织物力学性能与服装外观造型之间的关系

在Kawabata等人的研究基础上,对30多种真丝织物的力学性能和八片公主线连衣裙外观造型之间的关系进行了研究,运用了多元线性逐步回归和判别分析方法,找出了影响服装外观成形的几个机械力学因子:厚度、面密度、剪切刚性、弯曲刚性、最大剪切力和纬向的拉伸伸长率等.