基于纤维模型的型钢混凝土柱精细化建模分析

为研究型钢混凝土框架柱在反复荷载作用下的效应,采用开源的有限元分析软件OpenSEES,建立起基于纤维模型的型钢混凝土柱精细化模型,通过定义不同单轴材料本构模型的纤维来模拟其各自不同的应力—应变关系,结合非线性梁柱单元,形成完整的型钢混凝土柱模拟技术.并采用此模型对低周反复荷载作用下4个不同截面形式的型钢混凝土柱进行了滞回性能的全过程数值模拟.研究结果表明:此型钢混凝土柱精细化模型的数值模拟结果与试验结果吻合较好,所建立的型钢混凝土柱模型的OpenSEES数值模拟技术是合理、可行的,适用于基于纤维模型的型钢混凝土柱有限元数值模拟和受力性能的深入研究.     

型钢混凝土桁架节点的非线性数值模拟

利用有限元分析软件ANSYS对某工程的大跨度型钢混凝土桁架转换层节点进行了实体非线性数值模拟,得到了按整体模型逐层顺序分析所得节点处各构件内力作用下型钢混凝土节点的应力分布和变形性能。施工阶段对节点的监控结果表明,现场实测结果与非线性条件下数值模拟分析结果吻合较好,可为此类构件的节点设计及其性能分析提供理论参考。     

超限型钢混凝土框支剪力墙结构抗震性能评估

通过对普通与带粘滞阻尼器的型钢混凝土框支剪力墙结构进行动力时程分析与静力弹塑性分析,获得结构地震需求曲线和抗震能力曲线,开展抗震性能评估并检验是否达到预期的性能目标;此外,分析了塑性铰的分布与发展,揭示出型钢混凝土框支剪力墙结构的破坏机制.结果表明:粘滞阻尼器有效地降低了型钢混凝土框支剪力墙结构的地震响应,在不同强度地震作用下结构峰值位移和最大层间位移角最大减幅分别为35%和38%,带粘滞阻尼器型钢混凝土框支剪力墙结构的地震需求降幅介于14%～54%之间;型钢混凝土框支剪力墙结构最终形成以梁铰为主的破坏机制,结构破坏时大部分转换构件与剪力墙仍处于弱非线性状态,原结构设计达到"中震作用下框支层与避难层处转换构件与剪力墙仍处于弹性范围"的抗震性能目标.     

均布荷载下型钢混凝土简支梁的滑移位移计算

在型钢混凝土粘结滑移的实验研究基础上,对均布荷载形式下型钢混凝土粘结滑移的分布规律进行了分析.由弹性力学理论,推导了型钢混凝土简支梁在均布荷载作用下滑移位移的函数关系式,并进行了数值计算与分析.计算表明,构件中型钢与混凝土界面的相对滑移的基本特征,与相关试验结论相一致.研究结果可以用来描述型钢混凝土界面的相对滑移规律,同时为研究型钢混凝土构件粘结滑移本构关系奠定理论基础.     

型钢偏心对型钢混凝土柱承载力的影响

为了利用非线性推覆分析(Push-over)方法分析型钢偏心对型钢混凝土(SRC)柱承载力的影响,建立了SRC柱的Push-over分析模型,进行了偏心SRC柱的偏心受压试验和Push-over计算,验证了Push-over方法用于SRC柱分析的可靠性,并用Push-over方法分析了当SRC柱的长度和荷载作用位置等参数变化时,随着型钢偏心距的不同,SRC柱受力性能的变化情况,找出了型钢偏心对整柱承载力影响的变化规律.分析结果表明:当荷载和型钢同时偏心在截面形心轴的同一侧时,荷栽偏心距较小的SRC柱的承栽力随着型钢偏心位置的增大而减少,荷载偏心距较大的SRC柱的承栽力随着型钢偏心位置的增加而略有增加;当荷载和型钢偏心在截面形心轴的两侧时,无论荷载偏心距的大小,SRC柱的承载力随着型钢偏心位置的增加而增加,但其变化幅度不大.     

不对称型钢混凝土梁抗弯承载力

进行了不对称型钢混凝土梁抗弯承载力试验,通过两根试件的单调加载试验,确定了不对称型钢混凝土梁的抗弯承载力、破坏形态及截面应变特征等基本性能;建立了型钢混凝土梁有限元模型,有限元分析得到的构件抗弯承载力与试验结果吻合较好,验证了有限元分析模型的正确性.推导了不对称型钢混凝土梁抗弯承载力实用计算方法,计算结果与试验数据及有限元分析结果符合较好,为不对称型钢混凝土梁在实际工程中的应用提供了设计依据.     

型钢轻骨料混凝土梁抗弯承载力计算

基于简单叠加法,考虑型钢对混凝土的约束,提出型钢轻骨料混凝土梁抗弯承载力的改进叠加法计算公式.改进叠加法在混凝土承载力项中引入了混凝土抗弯承载力修正系数αrc.对8个型钢轻骨料混凝土梁和8个型钢普通混凝土梁的抗弯承载力修正系数进行分析,分析结果表明:当总含钢率与纵筋配筋率的比值在3.4%～10.8%时,αrc和该比值成正比,αrc的范围为1.0～2.0,改进的公式和钢筋混凝土梁抗弯承载力计算公式相衔接.试验结果对比表明:改进叠加法具有足够的精度,同时适用于型钢轻骨料混凝土梁和型钢普通混凝土梁.     

大尺度预应力型钢-混凝土梁承载力性能模拟

目的研究大尺度预应力型钢-混凝土梁构件受力性能,进一步扩展大尺度预应力型钢-混凝土梁构件工程应用范围.方法通过对已有试验的预应力型钢-混凝土梁建模分析,验证建模分析可靠性.设计7根大尺度预应力型钢-混凝土梁构件,考虑到型钢翼缘对混凝土的约束效应的影响,将混凝土分为"核心"区与"非核心"区,采用不同的本构关系模型,以综合配筋率β、型钢含钢量α、混凝土强度等级为参数变量,分析加载过程中预应力型钢-混凝土梁的力学特性.结果综合配筋率为1. 34%的梁构件比综合配筋率为1. 04%的梁构件承载力提高19. 3%;型钢含钢量为2. 36%梁构件相比为1. 93%梁构件承载力提高11. 3%;混凝土强度等级的改变对大尺度预应力型钢-混凝土梁承载力影响不大.结论预应力型钢-混凝土梁构件建模分析中,采用考虑核心约束作用的新型建模分析方法,模拟结果更为精确,为工程实践提供依据的同时,也为大尺度预应力型钢-混凝土梁更广泛的技术应用提供设计参考.     

型钢混凝土结构施工过程时变效应计算

基于型钢混凝土(SRC)构件实际受力机制,引入主从约束方法推导了型钢混凝土组合构件子结构单元模型,解决了徐变效应下钢和混凝土的协同工作问题.采用有效模量法(AEMM)与有限元法相结合的徐变计算理论,以Visual C++和ObjectARX为工具研发了高层型钢混凝土组合结构施工过程分析软件(SRCCM),并与通用有限元软件进行对比分析,验证了软件的正确性.算例表明:采用主从约束方法的子结构单元模型能够合理地反映型钢混凝土构件实际受力机制,基于该模型所编制的高层型钢混凝土组合结构施工过程分析模拟软件能够在工程实际中应用.     

核心型钢混凝土柱抗震性能试验及数值模拟

在低周反复荷载作用下,对1个钢筋混凝土柱和8个核心型钢混凝土柱进行试验,研究核心型钢配钢率和轴压比对试件抗震性能的影响.研究结果表明,试件抗震性能随着核心型钢配钢率的增加得到显著改善.采用有限元软件ADINA对试件进行非线性有限元全过程分析,计算得到的试件骨架曲线、应力应变分布和裂缝发展情况与试验结果吻合良好.     

平面钢框架非线性高温反应分析

采用Eu ler-B ernou lli梁单元,考虑几何非线性和材料非线性以及温度沿截面高度的不均匀分布等因素,推导火灾条件下平面钢框架非线性分析的增量变刚度法相关公式,编制相应的计算程序,并进行具体算例的计算分析.算例计算结果与实验数据吻合.     

无粘结预应力筋极限应力研究

对竖向和水平荷载试验中１９榀ＵＰＣ框架梁中的ＵＰＳ的应力变化与极限应力进行探讨,并结合预应力混凝土结构非线性分析模型,定性定量分析了结构中ＵＰＳ极限应力的主要影响因素,如荷载形式、配箍率、综合配筋力比和跨高比,并提出ＵＰＳ极限应力计算的修正公式,更适合于ＵＰＣ框架在地震设防区的使用。     

非线性对OFDM符号误码率的影响

研究了非线性效应对OFDM符号误码率的影响.在发射机,为了提高发射效率,放大器有时工作于非线性区域,因而带来非线性的影响.对于多载波系统,由于非线性的影响,会使各个子载波之间产生干扰,从而影响所传输的数字信号.本文研究了这种非线性效应的影响,并给出二阶,三阶非线性对系统误码率影响的具体情况.     

不锈钢工字形截面构件轴心受压整体稳定计算方法

为了研究不锈钢工字形轴心受压构件的整体稳定承载力,采用ANSYS软件建模对不锈钢轴压构件进行非线性有限元模拟,将模拟结果与试验结果进行对比,验证了所建立的有限元模型的准确性.采用经试验验证的有限元模型对不同几何初始缺陷、截面残余应力、材料力学性能、截面宽厚比以及长细比的不锈钢工字形构件整体稳定承载力进行了参数分析,通过对比可确定材料力学性能、构件长细比为主要影响承载力的因素.在参数分析的基础上通过稳定承载力的数据拟合提出了整体稳定系数的三段式计算方法,并将该计算方法与试验数据进行对比,表明此计算方法可以较为准确地计算不锈钢工字形轴心受压构件整体稳定承载力.     

钢管-钢骨混凝土组合短柱轴压承载力研究

为了研究钢管-钢骨混凝土这种新型重载柱的力学性能,基于核心混凝土抗压强度与侧压力之间的非线性关系,分析了组合柱各部分应力状态.采用极限平衡理论建立组合柱截面的力学方程,确定了短柱轴压承载力计算方法;并进一步分析了提高组合柱轴心抗压承载力的主要影响因素,确定了极限状态下各部分应力值与套箍指标之间的关系.计算结果表明,试验值与本文理论计算结果吻合良好;套箍指标和钢管用钢量对提高承载力有显著的贡献,为工程应用提供了重要的理论依据.     

不锈钢管材弯曲成形回弹预测模型研究

为提高管材弯曲成形回弹预测精度,对回弹预测模型构建进行了研究.在1Cr18Ni9Ti不锈钢管材拉伸实验的基础上,提出并建立了分段非线性σ-ε模型,进而利用弹塑性变形理论构建了基于σ-ε关系的回弹预测模型,推导了回弹近似计算公式,并且对回弹影响因素进行了分析研究.实验结果表明,回弹预测结果与实验数据吻合较好,验证了理论分析的正确性和模型的有效性.     

冷弯薄壁方钢管-稻草板组合墙体轴压性能

为研究冷弯薄壁方钢管与纸面稻草板(稻草板)组成的组合墙体的轴压性能,对三面组合墙体试件进行轴心受压试验,得到组合墙体的轴心受压承载力和破坏模式.试验结果表明,组合墙体的破坏模式是钢管端部屈曲破坏、稻草板局部发生褶皱和弯曲.方钢管和稻草板协同工作性能良好,稻草板对方钢管起到了良好的约束作用,组合墙体承载力较高.采用有限元软件ANSYS对组合墙体进行非线性分析,数值分析结果与试验结果吻合较好.在此基础上,利用有限元模型分析了钢管壁厚、墙体高厚比及自攻螺钉间距对组合墙体承载能力的影响,提出了该组合墙体轴压承载力计算公式.计算结果表明,该公式能很好地计算组合墙体承载能力.     

钢纤维混凝土栓钉—橡胶组合连接件抗剪刚度分析

为建立钢纤维混凝土(steel fiber reinforced concrete, SFRC)栓钉-橡胶组合连接件抗剪刚度设计计算方法,结合已有文献推出试验,采用ABAQUS显式准静态求解技术进行非线性有限元分析,仿真计算结果与文献推出试验结果基本吻合。以橡胶套高度、橡胶套厚度、混凝土强度和栓钉直径为影响参数,分析组合连接件抗剪刚度变化规律,并结合现有栓钉抗剪刚度计算式拟合出SFRC栓钉-橡胶组合连接件抗剪刚度设计计算公式。结果表明：ABAQUS显式准静态求解技术能较好地实现组合连接件推出试验数值模拟;采用橡胶套包裹栓钉后会大幅降低连接件抗剪刚度,抗剪刚度最大降幅约为60%;当橡胶套高度为25 mm、厚度为2.5 mm时,即可显著降低连接件抗剪刚度;钢纤维混凝土强度对抗剪刚度影响较小;组合连接件抗剪刚度与栓钉直径近似呈正比关系;提出的抗剪刚度设计计算式能较准确预测钢纤维混凝土栓钉-橡胶组合连接件抗剪刚度,为工程设计提供参考与借鉴。     

20CrMnTiH本构模型的建立及验证

以高温压缩实验为基础,分析了变形温度1 123~1 423 K、应变速率0.01~10 s-1条件下20CrMnTiH的流动应力行为,并引入Zener-Hollomon参数,根据蠕变理论回归确定变形激活能、硬化指数、材料相关常数,构建了材料的本构模型.以Z参数作为本构模型准确性的衡量标准,根据Arrhenius指数方程建立了峰值应力、峰值应变关于Z参数的表达式并求出估算值,代入基于应变软化的应力应变方程,采用整个应变区间上的非线性拟合求解待定参数.方程计算值与实验数据具有良好一致性,平均误差为6.84%,证明Z参数的精度较好,从而间接验证了该模型的准确性.
     

索单元的动力等效线性化分析

首次建立了索单元动力问题分析的等效弹性模量修正公式,对以受拉二力杆单元取代索单元的准线性结构进行位移分析,并与原索膜结构时程分析法的数值结果进行了比较。结果表明,采用以模量修正的受拉二力杆单元取代索单元的准线性结构精度良好,为类似动力问题分析的等效线性化法提供了参考。