预应力钢板夹心混凝土组合板界面剪力分析

针对预应力钢板夹心混凝土组合板刚度大,承载力高,变形小的特点,利用弹性理论,建立了考虑预应力筋内力增量和滑移刚度影响的组合板界面剪力的计算微分方程,给出对称集中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,沿板长向端部逐渐减小,端部界面剪力近似为零;组合板的界面剪力随着连接刚度、外荷载的增加而增加,随着钢板面积的增加而减小,预应力筋内力增量对界面剪力影响很小,一般在5%左右;连接刚度与外荷载对界面剪力变化影响较大.     

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.     

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.     

粗糙机械结合面的接触刚度研究

为准确进行计入粗糙接触界面影响的组合结构动力分析,基于弹塑性理论对具有粗糙表面的长方微元体进行有限元接触分析,给出了根据受力和变形关系计算粗糙表面接触刚度的方法,得到了不同载荷作用下的法向和切向界面接触刚度.计算结果表明:表面形貌造成的接触应力分布不均匀和局部塑性变形导致法向界面接触刚度随着压力的增加先增大后减小,并随着表面粗糙度的增加而降低;切向界面接触刚度随着法向载荷和摩擦系数的增加而增加,随着切向载荷的增加而减小.当切向载荷增加到一定值时,接触界面将由微观滑移转化为宏观滑动,摩擦界面连接失效.     

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.     

不同连接程度GFRP-混凝土桥面板力学性能试验研究

提出了一种简便的改进GFRP-混凝土组合板连接程度并进一步改进组合板延性的方法,即通过砾石覆盖率来改变GFRP-混凝土界面的黏结强度,并利用界面黏结失效前后组合板连接机理的变化来改变组合板的弯曲刚度,进一步改变组合板的延性.通过5片足尺T形GFRP-混凝土组合板四点弯曲试验研究了不同连接程度下组合板受力性能的差异.试验中,重点关注了变形、板端滑移、应变分布、破坏模式等力学参量.试验结果表明,尽管无黏结T形GFRP板与混凝土的界面光滑,但GFRP板与混凝土间已表现出部分组合作用.砾石覆盖率的变化可以改变组合板的连接程度、破坏模式、极限荷载及其延性.合理的砾石覆盖率可以使组合板在板端出现滑移前具有很好的抗弯刚度,在出现板端滑移后仍具有较好的变形能力,并且不会显著降低组合板的极限荷载.最后,通过理论方法对组合板的开裂荷载和抗剪承载力进行了计算分析.研究结果表明,理论值与试验值吻合较好.     

考虑先后浇界面粘结形变的装配式剪力键力学行为分析

为了研究装配式组合结构中预制-装配式群钉剪力键力学行为,提出采用三向非线性内聚力接触单元模拟先后浇混凝土界面粘结形变关系的数值模拟方法,结合预制-装配式群钉剪力键推出试验,在验证模拟方法的基础上,开展了预制-装配式群钉剪力键内部力学行为以及栓钉排数、间距和后浇混凝土强度参数分析.结果表明:双线性内聚力接触单元能较好模拟先后浇混凝土界面的粘结形变关系;各排栓钉的应力存在明显的不均匀性,随荷载增加逐渐从两端大中间小趋向均匀;随着荷载增加,栓钉的变形增速明显高于应力增速;提高混凝土强度等级能一定程度提高抗剪承载力和刚度;栓钉由3层增加至5层时,单钉平均抗剪承载力和抗剪刚度分别减小19.3%和6.5%;栓钉竖向间距由2.3 d(d为栓钉直径)增加至10 d时,栓钉抗剪承载力先增大后减小,抗剪刚度减小27.5%.     

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。     

水泥基界面剂粘结抗剪强度研究

研究了在采用不同的界面剂处理下,水泥基砂浆加固混凝土构件的界面粘结抗剪强度,并进行了加固砂浆和基层混凝土的界面处的微观结构观测分析．研究结果表明：界面剂能提高界面粘结抗剪强度．超细水泥是一种很好的界面剂原材料．通过加入膨胀剂、硅灰和高效减水剂改性后的超细水泥界面剂,有很高的粘结抗剪强度．可再分散聚合物胶粉对界面粘结抗剪强度的改善效果很明显．     

电子秤弹性体力学参数的计算

利用伯努利－欧拉的理论,采用变截面直杆模型,计算了端点受轴力,剪力和弯矩的悬臂梁柔度,由此得到电子秤弹性体力学参数的计算方法和应用软件,结果表明这种方法的效率和精度的均很满意。     

Fe—Mn—Si基合金共格界面能的离散点阵平面分析

结合合金的相变热力学对离散点阵平面（DLP）模型进行了改进,使之能够处理多元置换型合金中诸如马氏体与奥氏体这类化学成分相同而结构不同的两相共格界面能。利用改进的DLP模型计算了Fe-Mn-Si基合金的{111}fcc//{0001}hcp共格界面能,分析了温度、合金成分对它的影响,结果表明,与它们对层错能的影响一致。体系的共格界面能作为马氏体相变临界驱动力△GMs^γ→ε中的阻力项所占的比例小于10%。     

反应性不相容聚合物共混物相形态研究

基于单胞模型的概念对振动力场作用下简单剪切流动中反应性不相容聚合物共混物的能耗速率和能量比进行了表征,分析了振动强度、共混物组分、粘度比、硫化程度、界面张力对共混体系相形态的影响.计算结果表明,聚合物加工过程中引入振动力场为聚合物共混物相形态控制提供了更为有效的手段.     

汽液两相流中的声速研究

导出了汽液两相流系统中的波数Ｋ方程。假设在特定的空泡份额下发生流型转化，分别采用不同的表达式计算泡状流及环状流区域相间界面面积及界面摩擦切应力，并提出计算弹状流区域相间界面面积及界面摩擦切应力的经验方法，通过解傅里叶边界层导热主获得界面热负。作者们编制了计算程序，在压力Ｐ＝０．０７～１６．０ＭＰａ，空泡份额ａ＝０～１．０，角频率ｗ＝１～１０＾８Ｈｚ的参数范围内进行了计算。将低压声速ａ的部分计算结果     

不锈钢陶瓷复合管材剪切过程数值模拟

快堆乏燃料组件进入快堆乏燃料后处理工艺流程的第一步便是剪切解体,因辐射的制约,通常使用不锈钢模拟元件包管和陶瓷模拟燃料芯棒进行实验。将不锈钢模拟元件包管和陶瓷模拟燃料芯棒并组成复合管材模型模拟单根快堆乏燃料组件,根据非线性有限元分析软件Abaqus中Johnson-Cook本构模型与Johnson-Holmquist ceramic(JH-2)本构模型构建不锈钢陶瓷复合管材的材料模型,模拟其剪切断裂过程,并研究不锈钢陶瓷复合管材在剪切过程中断裂损伤失效过程中受力变形情况,以及刀具进给速度、剪切间隙对剪切力的影响。结果表明最大剪切力随进给速度增大而增大,随剪切间隙增大呈现先增大后减小的趋势,能为组件剪切方案和剪切机设计提供参考。     

考虑剪力影响时轴的强度计算

本文推导了考虑剪力影响时传动轴的强度计算公式,并通过实例与采用未考虑剪刀影响的第三、第四强度公式计算结果进行了比较,指出在小弯矩大剪力的情况下,轴强度计算时考虑剪力的必要性。     

Calculation of the self-formation driving force for composite microstructure in liquid immiscible alloy system

Using Becker's method, we calculate the interfacial energy between two liquid phases in an immiscible system. Based on the Gibbs-Thomson equation, the force acting on the droplet towards the thermal center can be obtained by integrating the interfacial energy between the droplet and matrix liquid phase, which is related to both the radius of a droplet and the temperature gradient. In addition, the forces of gravitation and buoyancy also act on the droplet. The calculated results indicate that the resultant for these forces together mainly decides the microstructure morphology of the solidified alloy. The calculated results are in good agreement with the corresponding experimental results.     

钢─铝固液相复合中的分形

应用分形几何理论确定了钢－铝固液相复合板钢板打毛表面、剪切撕裂表面的分形维数及其与复合板界面剪切强度之间的关系．当钢板打毛表面的分形维数为2．36时，剪切撕裂表面的最大分形维数为2．33，相应的最大界面剪切强度为65．3MPa．采用钢丝直径为1．4mm的钢丝轮进行打毛处理是最佳打毛方式．