HTRB600级高强钢筋高温下的力学性能

为研究600 MPa级高强钢筋高温下的力学性能,对HTRB600级热处理高强钢筋进行高温下的拉伸试验,分别测得其在20,200,300,400,500,600,700及800℃高温下的弹性模量、比例极限、屈服强度、极限强度及应力-应变曲线.试验结果表明:HTRB600级高强钢筋高温下屈服强度、极限强度、比例极限与弹性模量均随着温度的升高而显著降低.500℃时其高温下的弹性模量、比例极限、屈服强度与极限强度降低为不足常温下的50%,800℃时已不足常温下的10%.高温下HTRB600级高强钢筋应力-应变曲线随温度的升高逐渐趋于圆滑,当温度达到200℃时,屈服台阶就已消失.600 MPa级钢筋高温下屈服强度和极限强度的降低程度明显大于其他钢筋500 MPa以下强度的钢筋.最后提出了适用于HTRB600级高强钢筋的高温下应力-应变曲线简化计算模型.     

矩形开槽钢管混凝土柱的受压承载性能

为分析环向钢管对核心混凝土受压承载性能的提高效果,对15个矩形开槽钢管混凝土柱进行轴压试验,研究倒角半径和钢管厚度对其受压性能的影响.基于圆形箍筋约束混凝土的极限应力计算模型,引入考虑截面形状的承载力折减系数,提出了矩形开槽钢管混凝土柱极限应力计算模型.结果表明,矩形开槽钢管约束混凝土柱的受压性能与钢管厚度及倒角半径密切相关,且钢管的开槽构造能够有效地避免钢管的纵向屈服.倒角半径越小,钢管约束效果越差,应力-应变曲线在屈服后会出现下降段,且钢管厚度越小,峰值后荷载下降越快.倒角半径越大,约束效率越高,应力-应变曲线在屈服后较平缓或出现上升段,但钢管厚度较大时,其环向约束效果下降,极限应力提高幅度也明显下降.     

大卸载条件下受拉区加固梁的抗弯设计法

本文以应变平截面假定为基础，对非卸载条件下受拉区加固梁截面的钢筋应变发展及抗弯承载力的发展进行分析研究。研究表明，初弯矩比越大，承载能力极限状态下增补钢筋应变发展越低；增补钢筋用量越大，初配钢筋应变发展越低。当初配钢筋配筋量较小时，即使初弯矩比较大，只要增补钢筋配筋量适当，可以保证初配钢筋及增补钢筋均受拉屈服，并使截面抗弯承载力得到显著提高。     

超低温下钢筋单轴受拉时的应力-应变关系

按照《金属材料低温拉伸试验方法》(GB/T13239—2006)的要求制作拉伸试件,对3种钢筋(热轧带肋钢筋HRB335、HRB400和热轧细晶粒钢筋HRBF400)共84根试件在-180℃~-80℃温度下的力学性能进行单轴受拉试验,研究低温下钢筋力学性能的变化规律.结果表明,随着温度的降低,钢筋的应力-应变曲线形状及极限应变基本不改变,但屈服平台长度、屈服强度、极限强度、强化应变增加.根据试验结果,给出了低温下钢筋屈服强度、极限强度、强化应变等力学特征值随温度的变化规律,进而可建立超低温下钢筋的应力-应变关系.     

基于LS-DYNA的钢筋切断机剪切钢筋的动态仿真

针对钢筋切断机剪切力的变化及钢筋断裂的过程,利用LS-DYNA对钢筋切断机剪切钢筋的动态过程进行仿真分析。介绍在LS-DYNA中建模、网格划分与加载的过程,以及显示后处理和结果的分析,得出剪切力的大小及其变化趋势,同时得到钢筋断裂的动态过程,通过观察钢筋剪切的断口及应力应变分布云图,分析剪切力的变化情况,得出部分动态特性,进一步验证钢筋切断机剪切钢筋的可靠性。为今后相关的动态研究与分析提供参考,同时也对钢筋切断机的设计生产具有一定的帮助。     

锈蚀钢筋应力-应变关系研究

从三种途径获取共267根锈蚀钢筋试件，其中，156根试验室外加电流锈蚀钢筋试件，35根大气环境自然裸露锈蚀钢筋试件，76根实际工程老构件中锈蚀钢筋试件．通过拉伸试验，研究了锈蚀钢筋力学性能变化规律，指出随着锈蚀的发展，钢筋屈服强度、极限强度、极限应变均发生退化，屈服平台缩短直至消失．同时，收集国内外已有锈蚀钢筋力学性能试验数据，建立了相应的数据库，经过统计、分析、比较后，得出了锈蚀钢筋弹性模量、屈服强度、极限强度、极限应变等力学性能特征值的回归公式和屈服平台消失时的临界截面锈蚀率．最后建立了不同环境条件下锈蚀钢筋的应力-应变关系数学模型．     

装配式混凝土阶梯钢板式节点应力应变分析

目的研究装配式混凝土阶梯钢板式节点的应力应变分布规律,提出一种装配式混凝土阶梯钢板式节点.方法以混凝土强度和穿心板厚度为参数制作装配式混凝土阶梯钢板式节点,以节点试件的外加梁其两端加载点的竖向荷载和位移、节点的核心区柱应力分布、节点核心区穿心钢板应力分布以及外加梁的应力分布等作为主要量测内容.对试件进行低周往复加载试验.结果穿心钢板的应变大多表现为横向应力应变远大于纵向应力应变,外加梁上梯段钢筋的应变远大于其下梯段钢筋的应变.在其他参数不变的情况下,装配式混凝土阶梯钢板式节点的混凝土强度越高则其主要受力部位的应力应变越小;穿心钢板越厚其主要受力部位的应力应变就越小;节点试件的承载力随混凝土强度提高而增大.其中极限荷载在混凝土强度C20时为110.5 k N,C40则达到228.94 k N,较C20提高107.2%.结论提出的装配式混凝土结构梁柱节点构造具有较好的应用价值,为今后预制装配式混凝土结构深入研究及推广提供试验与理论基础.     

加卸载下原煤力学特性及渗透演化规律

基于自主研发的煤岩热流固耦合试验系统,在考虑实际开采方式的条件下,进行轴压升高和围压降低的加卸载试验,分析研究不同加卸载速率下原煤的力学特性和渗透演化规律.结果表明:加卸载过程中,轴向应力的加载速率越大,峰值应力附近的曲线平台越长,峰值应力、轴向应变和环向应变也越大,体应变则越小.不同加卸载速率比下含瓦斯煤变形模量均先迅速减小后缓慢减小,到破坏时再迅速降低,而后逐渐保持稳定趋势;在相同轴向应变时,加卸载速率比越小,煤样的变形模量越大.加卸载过程中,煤样的偏应力、渗透率与应变的关系可分为三个阶段:初始压密与弹性阶段、屈服破坏阶段和破坏后阶段.加卸载速率比越小,煤样达到峰值应力时,含瓦斯煤的渗透率和体积变形越大.     

钢筋切断机特制斜刀片的设计与分析

在钢筋切断机对钢筋的切断过程中,由于刀片对钢筋的剪切和挤压作用,得到的断口截面多为马蹄形。当用户对断口的截面有特殊要求时,传统刀片将无法加工出该截面。因而本文针对此情形,设计了切断断口为45°夹角的特制斜刀片,为加工特殊用途的钢筋提供了解决方法。同时,通过Solid Works对切断刀片、冲切刀座等零部件进行建模,并导入ANSYS Workbench进行有限元分析,分析设计的可行性。     

高强钢筋高强混凝土预应力梁抗弯性能试验研究

通过对12根高强钢筋高强混凝土预应力梁的抗弯试验,观测试验梁的破坏现象和失效过程,研究混凝土强度等级、非预应力高强钢筋配筋率、预应力钢筋配筋率等因素对其抗弯性能的影响规律.试验结果表明,高强钢筋高强混凝土预应力适筋梁破坏过程包括开裂前阶段、带裂缝工作阶段和钢筋屈服后直至失效3个阶段,各阶段破坏模式与普通钢筋混凝土梁受弯破坏相似,均为延性破坏.混凝土强度等级以影响钢筋屈服后的抗弯性能为主,高强度等级混凝土试验梁的后期承载力下降较小.非预应力筋配筋率显著影响试验梁开裂后的抗弯性能,即相同变形时,配筋率越高承载力越高.相同张拉控制应力条件下,预应力筋配筋率越高开裂弯矩越大;相同弯矩作用下,预应力配筋率越高变形越小,其极限承载力也越高.     

箱型钢管混凝土构件在纯扭作用下的数值分析

为研究箱型钢管混凝土构件在纯扭作用下的受力机理,通过ABAQUS对设计的13个模型试件进行数值模拟分析,探讨组合构件中混凝土、型钢以及钢筋在开裂和破坏时的应力变化情况,在传统承载力叠加原理的基础上对型钢混凝土构件受扭承载力方法进行改进研究.研究结果表明:试件开裂前,不同试件的混凝土应力变化相近;试件达到极限状态时,钢管与部分箍筋基本达到屈服,纵向受力钢筋尚未屈服,开裂后的混凝土裂缝呈45°方向发展;通过修正系数计算得到的承载力值与数值模拟误差较小,证明了改进后承载力叠加法的合理性和修正系数的准确性.     

平面应变拉拔力学性态系统分析

本文借助滑移线场的数值解,对平面应变拉拔的力学性态进行了系统的分析.分析表明,在中间摩擦因素及中间收缩率的平面应变拉拔过程中,其收缩率及凹模半锥角对中间静水压力影响最为显著.比较而言,凹模—工作间表面上的摩擦因素对中间平面上的静水压力的影响则较小;在小收缩率的情况下,情况尤其是这样.因此,当收缩率为一定时,为了减小中间平面上静水拉应力,用减小凹模半锥角的办法较减小摩擦会取得更好的效果.对于在平面应变拉拔过程中,滑移线场采取两个应力奇点(包括有两个中心扇形场)的形式时的收缩率的极限范围,在本文中也给出了一组公式,作为对Green与Hill公式的补充.     

正交车铣表面形貌的计算机仿真

通过对正交车铣加工的数学建模,建立了正交车铣表面形貌的计算机仿真系统.利用该系统分别讨论了刀刃角、偏心量、进给量和转速比等因素对表面形貌的影响,得到以下结论:刀刃角为0°时,正交车铣加工表面为一正棱柱;刀刃角大于0°时,采用偏心加工的表面形貌比较好;采用合理的进给量,可以取得较好的表面形貌和较低的表面粗糙度;转速比越大,表面形貌越平坦,表面粗糙度越小.     

不锈钢低周疲劳过程中的动态应变时效

研究321不锈钢高温低周疲劳过程中的动态应变时效行为,并分析不同温度下疲劳迟滞回线以及峰值应力曲线.结果表明:动态应变时效锯齿屈服行为仅发生在550℃以上;在高温疲劳试验中锯齿屈服大多发生在疲劳前10周,10周之后锯齿屈服现象减弱或者消失;应变幅值越小,锯齿幅度越小,消失越快.     

321不锈钢低周疲劳过程中的动态应变时效

研究321不锈钢高温低周疲劳过程中的动态应变时效行为,并分析不同温度下疲劳迟滞回线以及峰值应力曲线.结果表明:动态应变时效锯齿屈服行为仅发生在550℃以上;在高温疲劳试验中锯齿屈服大多发生在疲劳前10周,10周之后锯齿屈服现象减弱或者消失;应变幅值越小,锯齿幅度越小,消失越快.     

有初应力的钢管混凝土轴压柱设计计算方法研究

应用有限元计算方法,对有初应力的钢管混凝土轴压柱容许应力法和极限状态法中所对应的弹性极限荷载和塑性或稳定极限荷载进行了数值计算分析.分析表明,一般情况下钢管与管内混凝土不可能同时达到容许应力.传统的容许应力法计算的弹性极限荷载连两种材料的弹性极限荷载的简单叠加都无法达到,更不用说组合作用使承载力提高的部分了,因此,它存在着明显的不合理之处.建议定义钢管混凝土轴压构件弹性极限荷载为钢管的最大应力达到屈服应力时所对应的荷载.初应力的存在使构件弹性极限承载力下降明显,而对塑性或稳定极限荷载的影响相对不大.初应力度越大,构件弹性极限承载力与其塑性或稳定极限承载力的比值越小,以弹性极限荷载为控制的容许应力法计算结果越保守.对于钢管混凝土拱桥,其初应力度一般较大,设计计算建议采用极限状态法.     

基于ABAQUS塑性损伤的半灌浆套筒力学性能有限元分析

为研究钢筋直径、灌浆饱满度、以及锚固端钢筋偏心对半灌浆套筒连接件的力学性能影响，选用考虑损伤塑性的套筒灌浆料本构曲线方程，通过ABAQUS有限元软件进行建模分析。研究结果表明：钢筋直径减小，半灌浆套筒连接件的屈服强度与极限强度降低，筒壁应变减小；随着灌浆料饱满度的增加，最大荷载下总伸长率降低；当灌浆饱满度低于75%时，将会出现钢筋拔出破坏形式；钢筋垂直偏心时，偏心试件与原试件相比，弹性阶段曲线基本相同，在强化阶段，随着偏心距离增大，屈服强度和极限强度降低，套筒纵向应变增大；钢筋倾斜偏心时，随着倾斜角度增大，屈服强度和极限强度降低，变形增大，当倾斜角度≥3°时钢筋未达到屈服强度前因灌浆料压碎拔出破坏。     

HRB500级高强钢筋高温后的力学性能试验

对HRB500高强钢筋在高温后的力学性能进行试验,研究不同受火温度对其力学性能的影响,以及高温后的应力-应变关系曲线图的变化规律,并提出相应的力学模型.结果表明,经历高温作用并冷却后,高强钢筋的屈服强度、极限强度、弹性模量、延伸率和截面收缩率等力学性能随所经历的温度的不同而变化,变化规律也不相同. 钢筋的应力-应变关系发生一定的变化,但是一般仍然出现明显的屈服阶段和强化阶段,屈服台阶的高度随着温度的升高而降低;高强钢筋的弹性模量的变化很小.     

深埋隧道围岩滑移面验证及稳定性分析

为了采用安全系数分析深埋圆形盾构隧道稳定性,以隧道围岩弹塑性区域的应力分布为基础,采用变分方法验证围岩滑移面的分布形态.将围岩简化为理想弹塑性材料,结合弹塑性区域应变分布获得围岩极限塑性半径.基于Mohr-Coulomb准则,选取隧道安全系数为极限塑性半径内沿隧道滑移面围岩的抗剪强度与剪切力之比,获得以安全系数为隧道稳定性指标的分析方法.通过算例分析得出极限应变与屈服应变比值、围岩力学参数和支护参数与隧道相对塑性半径和安全系数的关系.研究结果表明:增加围岩内聚力、内摩擦角及支护压力能有效抑制隧道塑性区半径发展与提高隧道安全系数;围岩变形协调能力越好,整体越稳定.     

预切槽机上单把切刀的切削载荷特性

为了研究预切槽机上切刀在开挖过程中的受载特性,建立了单把切刀水平推进载荷计算模型,并运用LS-DYNA软件模拟单把切刀切削岩土的过程,分析不同切削深度及刀刃角对切刀水平推进载荷的影响规律.结果表明:切刀水平推进载荷远大于垂直载荷,水平载荷随着切削深度的增大而增大;相同切削深度下,切刀水平载荷随刀刃角的增大而增大,刀刃角从80°增大到125°,各个切削深度下水平载荷平均增大30.7%;切刀比能耗随着刀刃角的增大呈先减小后基本不变的趋势,在刀刃角为110°时,切刀切削效率最高,且切刀比能耗随着切削深度的增大而减小.