火灾非均匀温度场中正放四角锥网架结构的临界温度

为了保障大尺度空间建筑网架屋盖结构在火灾下的结构安全性,采用非线性有限元计算方法,按设计的结构方案对不同火灾场景下的正放四角锥网架结构进行结构全过程反应分析,得到反应结构抗火性能的临界温度.对临界温度进行参数分析,结果表明,温度场非均匀系数和结构荷载比是影响结构临界温度的关键参数.用最小二乘法对临界温度随关键参数变化的曲线进行拟合,得到正放四角锥网架结构临界温度的实用计算公式.通过算例比较表明,实用计算式可简便并偏于安全地计算正放四角锥网架结构的临界温度.     

支承形式对正放四角锥网架抗火性能的影响

采用ANSYS非线性有限元分析软件,建立正放四角锥网架在高大空间火灾作用下的热-结构耦合有限元计算模型.考虑边界不同支座弹簧刚度的影响,对该模型在火灾均匀温度场中的全过程反应进行数值模拟计算,同时研究均匀升温条件下杆件的内力变化情况.结果表明:采用不同支承形式时,无论法向弹簧刚度多大,周边支承形式的网架结构临界温度均最高,具有更优越的抗火性能;采用同种支承形式的正放四角锥网架时,其法向弹簧刚度越大,临界温度越高;在升温过程中,法向弹簧刚度大小对同一上弦杆内力影响较小;均匀升温条件下,各上弦杆件内力呈现出由角部向跨中先减小后逐渐增大,沿网架边界由角部向中间逐渐减小的变化趋势,随着弹簧刚度的增大,内力最大杆的位置由角部转移到跨中.     

火灾下基于纤维梁和分层壳模型的结构破坏机制分析

为分析混凝土空间框架结构在火灾下的反应规律及其破坏机理,基于已建立的纤维梁单元和混凝土分层壳单元的火灾破坏数值模型,通过在截面层次上来考虑构件截面的不均匀温度场分布及其材料非线性和几何非线性,并引入纤维梁单元截面形心结点与分层板壳单元结点的偏离以及位移协调条件来建立两者的连接模型,从而实现考虑楼板作用的整体结构火灾反应分析模型.最后,运用建立的模型对两个多层框架进行了火灾反应分析,分析了楼板和梁柱的相互作用规律及其破坏机制.结果表明,纤维梁单元模型和分层壳模型能够用于模拟钢筋混凝土结构的受火破坏过程,并且火灾发生的位置不同,结构的破坏机制也不同.     

耦合数值模拟技术的火灾后混凝土桥梁安全评估方法

文章提出了基于数值模拟技术的火灾后混凝土桥梁安全评估方法,该方法利用先进的数值模拟手段,重点改进评估过程中温度场和桥梁整体力学特性的计算分析。通过详细的火灾调查和火灾模拟软件实现火灾过程的准确重构,提取火场温度并结合ANSYS热力耦合分析,对火灾后桥梁的整体力学特性进行定量分析。通过对火灾后混凝土桥梁安全评估,能够给出更加合理、经济的桥梁损伤修复方案。     

在役升降网架结构的力学性能检测与评估

结合公安部天津消防研究所试验馆升降网架结构,研究了老龄化升降网架结构力学性能的检测和评估方法.制定了一套检测方案,对网架结构的支座、吊点、整体挠度、锈蚀等情况进行了全面检测,分析了吊顶在升降过程中重要构件的应力变化.基于检测数据,建立了吊顶网架锈蚀前后的数值模型,分析了锈蚀厚度对不同工况下网架结构主要力学指标的变化情况.检测结果表明:网架基本情况较好,支座、吊点均连接稳固,整体最大挠度79,mm,满足要求.网架升降过程中,多数杆件处于弹性工作阶段,经过升降过程,能恢复到初始状态.4个吊点附近应力变化明显,部分杆件出现明显弯曲现象.进一步分析锈蚀模型,发现在起吊和未起吊两个工况下,网架的最大应力和最大位移均随着锈蚀厚度的增大呈现二次曲线增长.     

火灾下大空间铝合金网架受力性能

针对铝合金空间结构抗火性能较差的问题,以正放四角锥铝合金空间网架为对象,基于实用大空间建筑火灾空气升温经验模型模拟火灾温度场,采用增量法对各构件的温度进行计算,利用ANSYS WORKBENCH构建铝合金网架遭受火灾温度场的有限元模型,研究铝合金网架在火灾下不同时间段的受力效应和变形特征;并利用有限元的手段,对比分析了铝合金网架和Q355普通钢网架在火灾下的受力性能。研究结果表明:铝合金网架在火灾升温60 min时温度达到峰值,最大温度应力主要集中在角部支座附近,其变形特征为整体向上起拱;铝合金网架从角部杆件发生局部破坏,随后造成整体变形过大而导致整个网架的坍塌破坏;铝合金网架在常温下受力性能优于Q355普通钢网架,但火灾下受力性能劣于Q355普通钢网架,工程实践中应根据结构的使用功能合理选择结构的材料。     

考虑不均匀沉降的大跨网架结构地震反应分析

针对不均匀沉降对大跨网架结构地震反应的不利影响,提出在柱顶设置不同隔震支座以减小不均匀沉降下结构的地震反应.建立大跨网架结构数值模型,进行模态分析,对比其动力特性.耦合不均匀沉降与地震作用,数值分析得到未发生不均匀沉降和发生不均匀沉降的三种结构在水平地震和竖向地震作用下的动力反应.结果表明,不均匀沉降导致结构发生内力重分布,使不同类型的杆件有大小不同的附加应力;不均匀沉降增大了网架结构的地震反应,也降低了隔震效果;三维隔震支座的竖向刚度较小,能够适应不均匀沉降带来的竖向变形,且对竖向地震作用的隔震效果显著,在发生不均匀沉降时仍具有一定隔震效果,而水平隔震支座则没有.     

海洋工程浮式网架结构数值模拟

网架结构具有重量轻、工业化程度高、整体强度刚度大、制造施工方面等特点,随着海洋技术的发展,逐渐被应用于海洋工程中。通过对公共建筑和工业建筑中广泛应用的网架结构进行选型分析,选定浮式正放四角锥网架结构为计算模型,利用有限元ABAQUS软件进行力学建模和数值模拟,通过AQUA海工模块施加海洋环境荷载,根据应力的大小和应力最大值出现的位置分析海洋环境荷载对结构局部构件影响,并分析结构整体的受力特性。     

预应力组合网架结构抗火性能数值分析

为了考察预应力组合网架结构在火灾下的力学性能和影响因素,结合实际工程对预应力组合网架结构的抗火性能进行了数值分析.介绍了采用的破坏准则、基本假定及有限元模型,考虑了边界条件、拉索布置、涂层厚度及节点刚度对其整体抗火性能的影响.通过分析,发现预应力组合网架具有良好的抗火性能;边界法向约束条件对于结构耐火时间具有显著影响;采用预应力索从下弦杆中穿过的方案,使得拉索受到了下弦杆的保护,延缓了升温速度;为达到规范规定的耐火时间,所需的防火保护层厚度低于规范规定的要求;模型中采用刚接或铰接节点,计算得到的耐火时间基本相同.     

某空间网架多工况受力分析与施工控制分析

通过建立空间网架有限元分析模型,对某实例网架结构杆件的受力进行了计算分析,研究了杆件的受力特点和分布规律.对网架结构施工中常出现的问题进行了总结,在此基础上,根据理论计算结果,基于杆件的受力特点,提出有针对性地进行网架结构的施工质量控制思路,保证了结构施工质量,监测结果表明网架结构的应力和整体变形满足相关规范的要求.     

银基颗粒增强复合材料应力场数值模拟

利用有限元软件ANSYS,建立了不同颗粒间距的银基颗粒增强复合材料的计算模型。采用热-结构耦合的方法,分析了颗粒间距对银基颗粒增强复合材料的力学性能的影响。结果表明:颗粒间距的改变对银基颗粒增强复合材料的温度场、位移场有一定的影响;颗粒间距愈小,银基颗粒增强复合材料的应力值愈大。从而为银基颗粒增强复合材料的制备工艺优化提出了理论依据。     

大尺寸无粘结预应力压力管道受力分析

根据环形预应力作用机理,结合某输水工程压力管道的试验,利用有限元程序ANSYS,建立了一直径为4 m的无粘结预应力混凝土管道有限元计算模型.根据不同的荷载工况,对该模型进行了有限元计算,计算结果与1∶1模型试验结果进行了对比,从而验证了该管道结构力学模型的可靠性以及它在输水工程中应用的可能性.     

新型RC网格式框架结构墙体试验研究

为研究新型RC网格式框架结构承载力、滞回曲线、骨架曲线、延性、刚度和耗能能力等受力性能,进行了3榀1/5缩尺墙体模型在低周反复水平荷载作用下的试验.试验结果表明:新型RC网格式框架结构表现出框架结构的受力特性,试件各层均出现反弯点,为剪切型破坏;滞回曲线饱满,有较强的耗能能力;延性比常规框架好;试件屈服后,刚度退化较快,临近破坏时,刚度退化缓慢.考虑材料、几何和接触非线性,运用有限元软件AN-SYS对相同条件下填充磷石膏的网格式框架结构墙体进行计算,有限元计算屈服时墙体顶点最大水平位移比试验大约5.8%,与试验结果吻合较好.新型RC网格式框架结构是介于框架结构和密肋网格式剪力墙结构受力性能之间的一种结构形式,适用于建造高层住宅及办公建筑等.     

基于UG预处理的ANSYS有限元分析方法

为克服大型复杂构件使用ANSYS进行有限元分析时实体模型建立过程中的困难,将计算机辅助设计软件UG与有限元分析软件ANSYS结合起来,在UG中完成实体模型的创建、有限元模型的生成、材料属性的设置以及边界条件和载荷的加载等预处理工作,并生成解算文件.然后将解算文件直接导入ANSYS软件中进行求解,克服了UG实体模型导入ANSYS后网格划分困难、UG有限元模型导入ANSYS后预处理工作无法展开的缺点.实际算例表明,文中方法发挥了UG功能完备的建模优势及ANSYS强大的解算功能,并充分利用了解算文件的可修改性和ANSYS软件的开放性,使分析的可行性与精确性达到最大的统一,为大型复杂结构的有限元分析开辟了新途径.     

2350铝箔轧机工作辊轴承座温度场的有限元分析

利用ANSYS软件对铝箔轧机的工作辊轴承座进行热一力耦合的三维有限元分析,给出了轴承座的温度场及其热变形,根据有限元的分析结果,提出了改进轴承镗孔结构的设计方法。     

利用初应力法计算高层建筑地下室侧墙早期混凝土应力

早期混凝土由于水化反应都会产生体积变化。如果体积变形受到约束就会产生应力,一旦超过混凝土的抗拉强度就会产生裂缝。由于早期混凝土的力学性能是随时间变化的,特别是徐变,它不仅与加载时间有关而且同时随龄期而变化,因此计算早期混凝土结构应力是较为复杂的问题。有限单元法不仅可以考虑混凝土刚度的变化,而且可以考虑温度、徐变、收缩等因素。本文利用初应力法对通用有限元软件ANSYS进行了二次开发,通过工程实例计算了高层建筑地下室侧墙早期混凝土应力的变化过程,并提出了相应的抗裂措施。     

基于ANSYS的滚齿直齿圆锥齿轮弯曲应力有限元分析

在软件Catia中建立了滚齿直齿圆锥齿轮的精确模型,利用Catia与ANSYS之间的数据交换接口,将该模型导入ANSYS。采用有限元法对轮齿弯曲应力进行分析,其结果为滚齿直齿圆锥齿轮的设计提供了一定的理论依据。     

新型冷弯薄壁型钢屋架结构承载力分析

基于已完成的G550冷弯薄壁型钢屋架结构承载力试验,采用通用有限元软件ANSYS,建立考虑材料和几何非线性的分析模型.分析结构的特征值屈曲和非线性屈曲承载能力,通过对比试验数据结果,研究屋架结构的合理分析模式.结果表明,屋架结构的破坏模式为上弦杆的整体弯扭屈曲,与试验观测到的现象一致,极限承载力和试验结果非常接近.研究表明,有限元分析模型设计合理,节点处自由度耦合的手段能模拟自攻螺钉连接的受力情况.     

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.