均布荷载作用下两端固支梁的弹塑性分析

通过单位荷载法分析了两端固支超静定梁在均布荷载作用下的弹塑性加载及变形过程,并给出了加载各阶段的弯矩和位移计算公式．分析结果表明,受力变形过程可分为4个阶段：弹性阶段：固支端附近产生塑性变形阶段;固支端为塑性铰而固支端附近塑性区卸载阶段;固支端保持为塑性铰而梁中部部分区域产生塑性变形直至形成塑性流动阶段．     

均布荷载下一次超静定梁的弹塑性全过程分析

对均布荷载加载作用下一次超静定梁的弹塑性变形全过程进行了分析.根据受力变形的特点,均布荷载下一次超静定梁的加载过程可分成4个阶段,分别是弹性阶段,固支端附近塑性变形区扩展阶段,固支端保持为塑性铰而固支端附近塑性变形区卸载阶段,固支端保持为塑性铰而梁中部出现塑性变形区并扩展直至中部某点形成塑性铰阶段.在弹性的第1阶段,弯矩内力、挠度与外荷载是线性比例关系;在第2阶段,弯矩内力、挠度与外荷载是复杂的非线性关系;在第3阶段,弯矩、挠度与外荷载是线性关系但不是比例关系;在第4阶段,弯矩与外荷载的关系与第3阶段相同,但挠度与外荷载是更复杂的非线性关系.给出了弹塑性全过程各阶段任意点的弯矩和挠度计算公式,可供结构设计应用.     

单跨均布荷载作用下两跨连续梁弹塑性分析

采用柔度法对两跨连续梁在一跨有均布荷载作用下的加载全过程进行了弹塑性分析,结果表明,受力变形过程可分为3个阶段:全梁弹塑性变形阶段,左跨中点附近产生弹塑性变形到形成塑性铰阶段,中间支座处截面由弹塑性变形到形成塑性铰阶段.讨论了加载各阶段的荷载、弯矩和位移计算公式,可供对连续梁进行强度和刚度计算时参考.     

基于柔度法的一次超静定刚架加载全过程分析

为了研究超静定结构的弹塑性性能,用柔度法的基本原理,对一次超静定刚架在集中荷载作用下的加载全过程进行了弹塑性分析.分析结果表明,受力变形过程可分为3个阶段:弹性阶段;固定端处截面附近产生塑性变形到形成塑性铰阶段;固定端处截面附近弹塑性区卸载到刚结点处截面形成塑性流动阶段.给出了塑性铰处的相对转角及其引起的位移的计算方法,推导了加载各阶段的荷载、弯矩和位移计算公式.     

基于柔度法的两端固定梁加载全过程分析

采用柔度法对两端固定粱在2个对称集中力作用下的加载全过程进行了弹塑性分析.分析结果表明,受力变形过程可分为4个阶段:弹性阶段;固定端附近产生塑性变形阶段;固定端为塑性铰而固定端附近弹塑性区卸载阶段;固定端保持为塑性铰而梁中部部分区域产生塑性变形直至形成塑性流动阶段.导出了纯弯段屈服时的曲率与弯矩的关系,给出了塑性铰处的相对转角及其引起的位移的计算方法.推导了加载各阶段的荷载、弯矩和位移计算公式,可供对超静定梁进行强度和刚度计算时参考.     

岩石点荷载与单轴压缩全过程声发射数值模拟研究

利用岩石破裂过程数值模拟软件RFPA对点荷载与单轴压缩下岩石破裂的全过程进行数值模拟,得到了两种不同加载方式下岩石破裂全过程力学特性和声发射特征。通过对比研究两种加载方式下载荷与加载步、声发射事件与加载步、声发射能量与加载步之间的关系,结果表明:岩石在弹性变形阶段的中后期,声发射事件与能量都在显著增加,接近峰值应力时,声发射进入相对平静的阶段;单轴压缩与点荷载两种不同加载方式下,岩石整个破坏过程的声发射规律与特征具有较好的一致性。     

循环荷载作用下沥青混合料的黏弹塑性损伤本构模型

为较好描述损伤状态下沥青混合料的黏弹塑性应力-应变关系、明确动态循环荷载对其损伤本构关系的影响,利用经典黏弹塑性流变理论,在Burgers黏弹性模型上串联一个黏塑性元件,并根据损伤力学应变等效原理,建立了一个能体现动态循环荷载作用特点及能考虑加载频率影响的沥青混合料黏弹塑性损伤本构模型.同时进行间接拉伸疲劳试验,研究加载频率、环境温度、应力水平、沥青用量及沥青种类对混合料应力-应变关系的影响,并标定模型参数、验证模型的有效性.结果表明:所建模型不仅能较好描述沥青混合料在动态循环荷载作用下的损伤本构关系,还能体现加载频率、环境温度及荷载水平等因素对应力-应变关系的影响;模型参数意义明确、规律性强,值得进一步研究和推广.     

往复荷载作用下混凝土梁的断裂性能

为研究混凝土梁在往复荷载作用下的断裂性能,对带预制切口的混凝土梁进行三点弯曲试验,采用电子散斑干涉(ESPI)技术对梁表面进行全场测量。通过ESPI测量结果,得到裂缝尖端张开位移。分析结果表明:荷载—裂缝尖端张开位移曲线在混凝土试件梁裂缝起裂阶段,梁名义刚度不变;裂缝稳定扩展阶段,梁名义刚度逐渐降低到0,承载力达到最大;裂缝失稳扩展阶段,梁名义刚度降低为负值,此时裂缝发展迅速。ESPI位移图能够直观反映混凝土的裂纹扩展过程,在加载初期,干涉条纹极少,可认为材料处于弹性变形阶段;加载中期,干涉条纹逐渐增多,卸载后只有少部分形变能够恢复,可认为进入弹塑性变形阶段;加载后期,干涉条纹增加迅速,试件变形较大。裂缝张开位移曲线荷载值相等时,加卸载路径曲线的斜率(裂缝长度/裂缝张开位移)接近,但裂缝长度会随着加卸载历史有所改变。     

梁的弹塑性大挠度变形分析

采用理想弹塑性模型,基于Euler梁的几何非线性理论,建立了梁在机械载荷作用下的弹塑性大挠度变形问题的控制方程.包括轴线位移、横截面转角、内力等6个未知函数.该数学模型能够分析弹塑性材料梁在弹性阶段以及塑性区扩展阶段的变形.作为算例,应用打靶法数值求解了水平悬臂梁在自由端受竖向集中力作用下的弯曲问题,绘出了不同载荷参数下的弹性和弹塑性挠度曲线,分析了载荷参数和梁自由端挠度之间的关系.结果表明,打靶法是解决弹塑性梁大挠度变形问题的有效方法.     

基于弹塑性接触的柔性多体系统碰撞动力学

为了研究作大范围回转运动的柔性梁与固定刚性质量发生正碰撞的动力学问题,该文以柔性多体系统刚柔耦合动力学理论为基础,考虑非线性耦合变形项和碰撞力势能概念,利用假设模态法和Lagrange方程建立了含碰撞力的系统刚柔耦合动力学方程.该方程可以处理系统无碰撞和有碰撞的全局动力学问题.基于单轴压缩弹塑性接触模型将接触碰撞过程分为弹性加载、塑性加载和弹性卸载3个阶段,给出了描述碰撞过程的方法和接触判定条件.碰撞动力学仿真算例描述了碰撞过程中的碰撞力、变形、角位移等动力学特性.弹塑性接触模型与非线性弹簧阻尼模型的仿真结果对比发现,两种接触模型描述接触碰撞阶段和碰撞能量损失的方法不同,得到的碰撞力大小亦不同;弹塑性接触模型更接近实际情况,适用性较强.     

不同板件宽厚比H型钢梁在冲击作用下的动态响应分析

通过Abaqus软件创建了钢梁受冲击的三维有限元模型,与霍静思教授的试验结果相比较验证了模型的有效性。基于该模型从冲击力时程、跨中挠度时程和不同板件塑性变形耗能三个方面进行分析,研究了腹板高厚比、翼缘宽厚比、边界条件和长度对H型钢梁在冲击作用下的动态响应。分析表明在截面外尺寸不变的情况下,随着腹板高厚比的增加,冲击力峰值、平台值下降;冲击力持续时间增加,翼缘宽厚比规律与腹板高厚比类似但影响程度要小于腹板高厚比。当钢梁两端固定或一端固定一端铰支时,钢梁各板件的塑性耗能从大到小依次为:腹板、上翼缘、下翼缘;但随着钢梁两端约束作用减弱,下翼缘的耗能逐渐增大。当钢梁两端铰支时,随着长度的增加,腹板、上翼缘、下翼缘的塑性耗能发生两次转变,下翼缘的耗能超过腹板成为钢梁的主要耗能板件。     

基于理论、仿真和实验的两端固定梁的模态测试方法

基于欧拉-伯努利梁理论,得到两端固定梁自由振动的振型函数。通过数值计算得出实验用的两端固定梁前五阶振型的节点位置及其与梁长的比值。考虑传感器对两端固定梁固有频率的影响,建立梁-传感器模型进行仿真分析并得出两端固定梁前五阶固有频率。基于节点位置和测点位置,在实验中选择参考点。将具体实验的结果与梁-传感器仿真模型结果进行对比,通过前五阶固有频率的误差分析,发现仿真分析结果与实验结果误差最高为2.92%。研究完整地叙述了两端固定梁的模态测试流程,可为工程技术人员的模态测试起一定的指导作用。     

钢框架-钢板墙和钢管混凝土柱-钢梁框架结构抗震性能对比分析

为满足建筑工业化的迫切需求，进一步拓展钢框架-钢板墙结构和钢管混凝土柱-钢梁框架结构2种典型结构体系在高烈度区的应用，以某高烈度地区保障性住房建设项目为结构方案原型，分别对其进行多遇地震下的反应谱抗震设计，并补充了弹性动力时程分析验算，同时对比分析了罕遇地震下2种结构的弹塑性抗震性能。结果表明，钢框架-钢板墙结构体系在地震作用下的侧移模式呈弯曲型，塑性铰主要出现在钢板墙附近的梁端和柱端，而钢管混凝土柱-钢梁框架结构体系侧移模式呈剪切型，塑性铰主要出现在结构中间层的梁端。2种结构体系均能够满足预期的抗震设计要求，适用于高烈度区的多高层民用建筑。     

高速铁路桥梁圆端形墩地震反应数值分析

以高速铁路简支桥梁圆端型实体墩为工程背景,建立了2种有限元模型计算桥墩的弹塑性地震反应,一种是包括桥墩的杆系单元全桥体系模型,可以考虑列车荷载的影响;另一种是单墩实体模型,用以分析桥墩的地震响应;基于2种有限元模型和弯矩-曲率关系程序,分别计算了不同车速、墩高、地震作用组合和有车/无车等工况下桥墩的弹塑性地震响应.计算结果表明,随着地震强度的增加,桥墩的地震响应呈上升趋势,车速、墩高的增加对桥墩地震响应的影响不呈线性增长关系,地震频谱特性对桥墩地震反应影响较大;罕遇地震作用下墩底进入弹塑性状态,给出了适合低配筋率桥墩塑性铰区箍筋加密长度简化计算公式.     

刚塑性梁在任意冲击载荷下的有限变形

采用刚塑性假定,忽略应变强化和应变率的效应并考虑由于有限变形而导致的轴力的影响,研究任意时间历程冲击载荷下简支梁的塑性动力响应问题.为了简化计算,采用矩形形状的屈服条件,并将梁的运动依照塑性铰的不同分为四个不同的阶段,其中第一和第四阶段为单铰运动模式,第二和第三为两铰运动模式.最后给出了任意时刻梁运动状态和变形状态的解析表达式.研究结果表明,由于有限变形的影响,产生单铰运动模式的条件和小变形时有所不同     

约束形式对钢筋混凝土复合防护梁抗撞性能的影响

在前期研究的刚柔复合防护结构体系的基础上,针对钢筋混凝土复合防护梁的抗撞性能进行了分析研究,重点在于探讨梁端约束条件可能对防护效果产生的影响。在数值模拟的过程中,分别考虑了无防护、刚性防护、柔性防护和阵列式刚柔复合防护四种不同的措施以及两端固支、两端铰支和一端固支一端铰支三种不同的梁端约束形式。通过观测钢筋混凝土梁的应变、位移、加速度、冲击力等参数,对比分析不同防护装置的抗撞效果。数值结果表明,在相同的冲击条件下,尽管复合防护的效果最优,但梁的约束形式仍对动力反应峰值的抑制效果有显著影响,其中又以两端固支梁的防护效果为最好。     

自由梁两端受阶跃载荷时的塑性动力响应完全解

采用刚塑性模型分析自由梁在两端点受到集中阶跃载荷作用时的小变形动力响应,给出了不同载荷组合下梁的变形模式,构造了其动力响应完全解,并讨论了塑性耗散在输入结构的能量中所占的比例.与自由梁单点受强动荷载作用不同,梁的变形模式取决于两端点阶跃载荷的某组合函数的值.结果结果表明:只要存在塑性耗散,耗散的能量就占外载输入能量的1/3.