开孔冷弯薄壁C型钢压弯构件的数值分析和设计方法

冷弯薄壁型钢结构因自重轻、强度高、便于施工等优点在国内外应用广泛,腹板开孔的C型截面构件常作为其承重构件.为了研究局部、畸变、整体屈曲以及各屈曲间相关作用对冷弯薄壁型钢压弯构件的影响,基于数值模拟方法,针对开孔冷弯薄壁C型压弯构件进行弹性和弹塑性分析,研究开孔形式、大小、位置对其性能的影响.根据数值分析结果,对无孔冷弯薄壁型钢轴压构件的直接强度法(DSM)公式进行了修正.结果表明:数值模拟结果与试验结果较为一致,验证了数值模型的准确性;开孔会对构件的临界荷载产生一定影响,并且会降低构件的承载力.本研究得到了开孔冷弯薄壁C型钢压弯构件的DSM设计公式,并揭示了其畸变-整体屈曲相关作用机制.     

新型冷弯翼缘闭合压弯构件的力学性能

研究了两种新型(HF1、HF2)冷弯翼缘闭合截面在压弯荷载作用下的力学性能,采用非线性有限元数值方法,应用大型有限元通用程序ANSYS对新型截面构件的力学性能进行了模拟。分析了新型截面构件在压弯荷载作用下的屈曲模式、变形特征、承载力、刚度等方面力学性能,分析结果表明:新型冷弯截面构件具有截面平均应力高、相关曲线饱满、构件刚度大、弯曲变形小,板件不易局部屈曲等方面力学性能优势,新型冷弯翼缘闭合构件相关曲线饱满,适宜承受压弯荷载,具有多方面优良的力学性能,可以深入研究并合理推广使用。     

碳纤维增强矩形截面钢管梁的稳定分析

基于计算压弯构件弹塑性失稳的Jezek法,推导在轴压和弯矩共同作用下拉压侧外表面粘贴碳纤维片后矩形截面钢管梁绕强轴失稳时极限荷载的计算公式.采用有限单元法进行碳纤维增强钢管梁在压弯共同作用下的非线性屈曲分析,并得到极限承载力的数值解,该结果与解析结果吻合较好.计算结果表明,碳纤维能有效提高压弯构件的极限承载能力,改善构...     

钢结构柱抗震性能有限元分析方法研究

钢框架柱在钢结构建筑中起着至关重要的作用.借助于ANSYS有限元软件建立钢框架柱有限元模型,分析其在常轴力、循环荷载作用下的滞回性能,并与试验数据进行对比.结果表明:提出的有限元建模方法有效模拟压弯构件在常轴力、循环荷载作用下的滞回性能,验证了所建有限元计算模型的可靠性.     

压弯剪扭复合作用下灌浆套筒装配式RC墩的抗震性能

随着城市交通的快速发展,对其建设要求越来越高,城市桥梁主要为匝道桥、斜交桥等非规则桥梁.为得到压弯剪扭等复合地震作用下装配式墩的损伤机理和滞回特性,进行了灌浆套筒连接（Grouting Sleeve,GS）、灌浆套筒和钢管混凝土剪力键组合连接（Grouting Sleeve and Steel-tube,GSS）装配式墩和钢筋混凝土现浇（Reinforced Concrete,RC）墩等三种桥墩在压弯剪扭复合作用下的拟静力试验.结合现有混凝土结构设计规范计算剪扭相关曲线,并与试验结果进行对比,分析装配式墩复合荷载作用下的剪扭承载能力.结果表明：GS构件与RC构件以压弯扭破坏为主,而插入钢管剪力键的GSS构件则发生塑性铰上移,呈现出剪扭破坏的特征.GS构件和RC构件具有较好的弯曲耗能能力,增加钢管剪力键的GSS构件则可以提升抗弯承载力.装配式墩接头导致其整体性较弱,GS构件和GSS构件抗扭承载力小于RC构件.各构件在复合荷载作用下的剪扭相关关系接近规范中的1/4圆理论曲线,研究结果可以为灌浆套筒连接装配式墩在压弯剪扭复合作用下的抗震性能分析提供参考.     

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.     

偏载作用下组合箱梁桥波形钢腹板的屈曲研究

通过建立大量的波形钢腹板预应力混凝土组合箱梁桥空间有限元模型,计算和分析钢腹板尺寸参数的变化对弯－扭耦合作用下箱梁钢腹板屈曲临界荷载系数及屈曲模态的影响规律。计算及分析结果表明：跨中偏载作用下,波形钢腹板的屈曲总是发生在跨中偏载一侧的腹板上;当只有箱梁的高跨比变化或当只有波形钢腹板的厚度变化时,在不同的折叠角度范围内,其腹板抗屈曲能力的变化幅度不同,但当折叠角度一定时,则腹板抗屈曲能力或箱梁抗扭能力的变化幅度基本相同;当只有腹板折叠角度变化时,在不同箱梁高跨比范围内,其箱梁抗扭能力的变化幅度也不同。     

考虑有限转角下薄壁构件稳定理论及其应用

为了解决传统稳定理论的两个力学缺陷,引入半切线转角矢量作为构件转角的变量,由二阶转动矩阵推导出梁单元的二阶位移表达式,并利用有限变形理论,得出构件位移与应变的非线性关系,通过Bernoulli平截面弯曲假定得出转角与侧移导数.运用薄壁构件稳定理论,推导出构件弯扭屈曲的总势能,证实了传统理论,解决了传统理论中的缺陷,能够适用各种边界条件和荷载条件下的弯扭屈曲分析.     

轧制H型钢单伸臂梁的弹性弯扭屈曲分析

对热轧H型钢单伸臂梁受均布荷载作用时的弹性弯扭屈曲进行了分析.认为全跨作用均布荷载的单伸臂梁当控制截面位于简支段时,可以近似简化为端部受集中力偶和全跨受均布荷载作用的简支梁.运用能量法提出了端部受集中力偶和全跨受均布荷载作用的简支梁的临界弯矩计算公式,辅以ANSYS有限元对单伸臂梁进行屈曲分析,将其有限元结果与理论公式...     

弯扭复合作用预应力T形截面构件的空间桁架模式推导

文献[1]就矩形截面构件受纯扭作用情况下,提出了考虑砼软化的变角度空间桁架理论,本文探讨如何将此理论推广应用于弯扭复合作用下的预应力组合截面构件,以推广该理论的适用范围。本文通过内力平衡条件、应变协调条件、材料的应力-应变关系,推导了计算弯扭作用预应力T形截面构件极限强度的理论方程,并将理论计算结果与作者的试验结果[2]进行了比较,符合良好。     

方钢管混凝土柱与钢梁连接节点的非线性有限元研究

针对方钢管混凝土柱与钢梁连接方式问题,研究隔板贯穿式翼缘加楔形板刚接节点变形性能,建立3D有限元模型,钢材采用Von-Mises屈服条件和三线性随动强化本构,混凝土采用弹塑性本构,基于非线性有限元模拟研究低周反复荷载作用下模型节点的滞回耗能性能,对节点抗震性能基本指标进行比较分析,节点有限元分析结果可为设计提供一些参考.     

角钢连接钢框架抗震性能试验研究与数值分析

通过对顶底角钢腹板双角钢连接钢框架的低周往复荷载试验,对其受力过程、破坏形态、滞回曲线、骨架曲线、延性、耗能能力等抗震性能进行了较为深入的研究与分析.采用非线性有限元方法对这种半刚性连接钢框架进行了计算,其结果与试验结果吻合良好,为该种连接钢框架的结构设计及理论分析提供了依据.     

钢混凝土组合柱-钢梁结构中柱节点受力性能研究

在钢混凝土组合柱 (SRC)柱—钢梁中柱节点进行低周反复加载试验的基础上 ,同时用ANSYS三维有限元非线性分析软件进行计算机模拟 .分析了SRC柱—钢梁中柱节点的滞回特性 ;探讨考虑混凝土、型钢腹板、箍筋共同贡献的SRC柱—钢梁节点极限抗剪承载力计算公式 .     

动载作用下钢筋混凝土梁非线性有限元分析

国内外大型的有限元软件有许多,就动力非线性分析而言,大型通用有限元软件ANSYS有明显的优势.以Suidan和Schnobrich[1]的试验为比照,利用大型通用有限元软件ANSYS对钢筋混凝土梁在爆炸荷载作用下的动力响应进行数值模拟,其中,混凝土采用ANSYS软件中特有的SOLID65单元类型及其对应的材料模型CONCRETE,钢筋采用LINK8杆单元和随动硬化双线性弹塑性(Kinematic Hardening Bilinear Plasticity)模型来实现.计算结果与Suidan和Schnobrich预示的响应十分吻合,并较好地模拟了梁的压碎和开裂过程.验证了该数值模拟方法以及有限元计算模型的正确性,为动载作用下钢筋混凝土梁非线性有限元分析提供了一有效方法.     

含钢率对方钢管混凝土框架延性影响的有限元分析

含钢率是影啊钢管混凝土框架结构延性的重要因素．为研究含钢率对方钢管混凝土框架结构延性的影响，建立了方钢管混凝土框架结构的非线性有限元分析模型，通过与方钢管混凝土框架结构在反复荷载作用下试验所得的滞回曲线进行对比，发现该模型的计算结果较为精确，可以应用于方钢管混凝土框架的结构分析中．利用此模型对在低周反复荷载作用下柱含钢率不同的方钢管混凝土框架结构进行了有限元分析，对比研究了其滞回曲线和位移延性系数，得出了随着柱合钢率的增加方钢管混凝土框架延性提高的结论．     

拼装式轻钢结构活动房墙体竖向荷载受力计算方法

为了掌握拼装式轻钢结构活动房的受力性能,解决活动房安全性问题,提出一种拼装式轻钢结构活动房墙体竖向荷载受力计算方法。分析了拼装式轻钢结构活动房墙体中轻钢龙骨、连接件的弹性模量、屈服点等力学性能;在此基础上建立有限元模型。给出计算假设,分析了美国计算标准。在拼装式轻钢结构活动房墙体处于弯曲屈曲破坏模式的情况下,依据欧拉方程获取额定屈曲应力。在拼装式轻钢结构活动房墙体处于弯扭屈曲破坏模式的情况下,依据美国计算标准计算额定屈服应力。拼装式轻钢结构活动房墙体处于受压强度破坏模式下,依次分析轻钢龙骨和轻钢墙板先出现强度破坏时墙体竖向荷载受力计算结果,得出不同破坏模式下墙体竖向荷载受力计算理论值。将轻型薄壁中空方管、V型连接件以及蒙皮组成拼装式轻钢结构活动房墙体作为试件,利用集中加载模拟竖向荷载,得到受力结果的实验值。计算不同试件轻钢结构活动房墙体竖向荷载受力计算结果,将实验值和理论值相比。结果表明:所提方法得到的理论值和实验值相比略低;但整体看来和实验值相差不大,符合实际应用。可见所提方法计算结果可靠。     

钢结构用的大直径圆钢管非线性稳定分析

为确定大直径中空夹层砼柱中内钢管的稳定性能和临界荷载,对5 m长的圆钢管开展了有限元特征值屈曲分析,获得屈曲临界荷载。在此基础上,采用弧长法对圆钢管进行了非线性失稳分析,考虑了几何和材料双重非线性的影响,得到了圆钢管结构整体稳定的全过程荷载-位移曲线以及单元的应力分布图。应用两倍弹性斜率法和双切线交点法求得临界荷载,与理论计算结果相比稍高,可以看出理论公式计算结果是偏于安全的。最后提出了圆钢管抗失稳的四点措施。     

双塔高层钢结构抗震性能的有限元分析

针对高层建筑结构分析计算中专业设计软件在大震作用下结构弹塑性分析方面存在的缺陷,以北京某双塔高层钢结构为例,运用大型通用有限元软件ANSYS建立了结构三维模型,进行了结构的动力特性和模态分析,并采用振型分解反应谱和弹性/弹塑性时程分析方法,分析了该双塔高层钢结构在地震荷载作用下的结构响应.通过对计算结果的分析可以看出,通用有限元软件能够很好地对高层钢结构的抗震性能进行分析计算;双塔高层钢结构顶部鞭梢效应明显,建议通过减小顶部结构自重并在构造上予以重视加以解决.     

阻屈耗能支撑系统中混凝土性能的有限元分析

应用ANSYS分析软件对阻曲耗能支撑进行了单调荷载作用下三维非线性有限元分析,定性地研究了为满足阻屈支撑的耗能性能,混凝土的强度等级和构件中混凝土的截面面积的选择,为耗能支撑框架结构抗震设计提供理论基础。     

含损伤复合材料夹层板的热—机械力耦合屈曲性态

基于板的一阶剪切理论和Zig-Zag变形模型,采用有限元分析方法,研究了在热-机械力耦合作用下,含损伤复合材料夹层板的线性和非线性屈曲问题,在分析中考虑了材料热和机械性质随温度变化的特征以及表板与芯体间的界面桥联影响,并通过对典型算例的分析和讨论,说明了桥联刚度和热-机械力耦合效应对含损伤复合材料夹层板结构的屈曲性态的影响是十分显著的。