复杂铸钢节点的极限承载能力及滞回性能研究

利用ABAQUS软件,在考虑几何与材料双重非线性的基础上,采用有限元模拟方法对山西某博物院馆的单层折面钢管网壳的典型铸钢节点进行了设计荷载下承载力验算、极限荷载评定、地震下的耗能能力分析。分析表明:该铸钢节点具有足够的安全储备;节点在设计荷载下为弹性工作状态,其应力峰值出现在管件交汇倒角处。在承载力极限状态该节点支管靠近相贯面处发生局部屈曲破坏,极限荷载为设计荷载的5.7倍,表明节点进入塑性后还有很大的承载潜力;该铸钢节点在竖向地震作用的耗能能力较好,在水平地震作用下较差,增加加劲肋后,节点在水平方向下的耗能能力得到了明显改善。     

关于非线性非局部应变梯度模型的探讨

考虑线性软化模型不能反映材料软化变形复杂性的不足,选取高斯正态分布函数作为非局部理论的权函数,同时采用指数型应力衰减模式考虑软化的非线性特征,进一步地将这种非线性非局部理论与采用Laplace算子考虑塑性应变梯度效应的塑性梯度理论相结合,建议了一种非线性非局部应变梯度模型,并据此针对各向同性单向拉伸杆的力学响应进行了分析,将计算结果与线性软化模型进行了对比.结果表明:在非线性软化模型中,尽管塑性应变分布形式与线性软化模型的相同,但塑性应变同时依赖于应力降与破坏极限应变,两者最大应变是不同的.     

T、Y型方圆相贯管节点极限承载力有限元分析

采用四节点壳单元对T、Y型方圆直接相贯管节点进行非线性分析,旨在研究此类节点的受力性能和塑性区扩展过程,分析讨论节点破坏机理并获得节点极限承载力随其节点几何参数变化的规律。提出节点加强方案。     

基于网格试验法的汽车覆盖件冲压成形分析

为进一步研究大型覆盖件冲压成形质量分析的技术,采用混合网格法进行变形区域塑性主应变分布测量。分析了其原理、特点以及根据节点位移计算塑性主应变的相关理论和方法。针对一覆盖件成形缺陷的实例,采用该方法进行了试验,并将所得应变值与预先确定的极限成形曲线和相应的安全成形曲线相比较。结果表明,将网格试验法和成形极限图结合起来使用,是进行大型覆盖件冲压成形分析和改进质量缺陷的有效方法。     

梁腹板削弱式刚性钢框架抗震性能研究

根据钢框架强柱弱梁的抗震设计原则,按照有效控制梁上塑性铰位置的思路,对在梁腹板上进行开孔削弱的节点形式,通过开孔位置和大小的设计,控制节点处塑性铰形成的位置,进行三维有限元模拟分析,并将削弱位置和尺寸不同的节点构造形式与传统的梁柱节点进行对比分析。ANSYS模拟结果表明,采用腹板开孔的形式能大大缓解节点的应力状态,改善节点的延性性能,降低节点发生脆性破坏的可能性,提高结构的抗震性能。     

深部岩体脆延转化特性与覆岩塑性极限状态研究

为了研究深部开采覆岩变形破坏规律,基于深部岩体的脆延转化特性,采用解析分析方法,对深部采场上覆岩层极限承载能力进行了研究。结果表明:深部岩体在拉应力超过弹性极限强度后表现出塑性软化特性,承载能力随拉应变的增大而降低;深部开采上覆岩层的变形破坏规律主要受弯矩支配;随着采煤工作面的推进,采空区长度逐渐增大,上覆岩层所受弯矩逐渐增加,拉应变逐渐增大,当局部拉应力达到弹性极限强度时岩层处于弹性极限状态;随着采煤工作面的继续推进,弯矩继续增加,拉应变继续增大,最终岩层达到塑性极限状态,弯矩达到塑性极限值,岩层失去承载能力而断裂。关键岩层达到塑性极限状态时,因断裂而释放大量变形能,诱发冲击地压等矿山动力灾害。     

钢—混凝土组合加腋梁型钢柱节点试验研究

基于广州某高层建筑结构,提出一种变截面钢—混凝土组合加腋梁型钢柱节点,解决了常规加强型节点构造复杂的问题.以1:2的缩尺模型,对钢—混凝土组合加腋梁型钢柱节点进行试验研究,研究其传力机理、力学性能、破坏特性.试验结果表明该节点极限承载力是设计荷载的2.26倍,在设计荷载阶段试件处于弹性状态,节点满足设计承载力和刚度要求;荷载位移曲线表明节点具有较好的延性;通过设置梁端加腋实现了梁端塑性铰外延的设想,该塑性铰并有足够的转动能力,满足设计的延性要求.     

缺陷形状对金属板极限应变影响的研究

在研究板料的极限应变时,提出了一种新的初始几何缺陷模型——椭圆缺陷模型。用大变形弹塑性有限元法,按大变形J_2塑性流动理论,大变开J_2塑性变形理论分析了具有不同长短半轴椭圆缺陷模型,标准的M-K缺陷模型,圆形缺陷模型对双向受拉金属板极限应变的影响。分析结果表明,椭圆缺陷对双向受拉金属板极限应变的影响与椭圆的长短半轴比及椭圆区板厚有关。根据圆形缺陷模型算出的极限应变值是上限,根据标准的M-K缺陷模型算出的极限应变值是下限。圆形缺陷模型和标准的M-K缺陷模型是椭圆缺陷模型的特殊情况。分析还表明,大变形J_2塑性流动理论对缺陷比大变形J_2塑性变形理论更敏感。分析时,假定双向受拉金属板处于平面应力状态,在弹性、塑性状态下都是体积不可压缩的。     

复杂铸钢节点受力性能试验研究

为掌握某机场连接楼桁架结构中铸钢节点在最不利设计工况下的受力性能,采用有限元数值分析方法并结合试验手段,对具有12根多方向支管空心铸钢节点的受力性能进行了研究.试验反力架设计为自平衡受力钢框架体系,试验荷载为1.2倍最不利设计工况荷载,采用12台液压千斤顶进行了3次同步分级加载,测试了铸钢节点核心区和各支管的应力及主要支管的端部变形.测试结果显示,加载过程中应力变化均呈线性,且卸载后主要支管端部变形以及各测点应变均能够恢复初始值.铸钢节点在试验荷载下仍处于弹性受力阶段,测试结果与有限元分析结果基本吻合.结合有限元分析与试验手段可全面把握复杂铸钢节点的应力分布规律及极限承载力,并判定其在最不利设计工况下的安全度.     

某钢雨棚的设计分析及节点计算

以7度区(0.10 g)某钢雨棚作为研究对象,重点分析了该钢雨棚的设计分析过程,对相关设计参数进行了介绍。对其中采用的铸钢节点进行计算分析,采用有限元方法进行计算分析得出铸钢节点的强度破坏、局部稳定破坏和节点的变形,并与设计规范进行复核,通过合理设置节点壁厚等措施,以满足设计要求。     

钢框架梁抗火承载力的有限元分析

为深入了解火灾下钢框架梁的破坏模式和各种因素对其抗火承栽力的影响，采用有限元法对工字形钢框架梁在不同荷载、不同约束下的极限承载力进行了理论计算，同时时平面框架进行了热一结构耦合计算．结果表明：钢框架中工字钢梁在火灾下的破坏模式为下翼缘侧移失稳，初始几何缺陷时刚接工字钢梁和简支工字钢梁的极限温度影响很小；受火梁由于梁的变形产生悬链力，会抵消一部分温度应力，且刚接梁在粱端部产生的局部屈曲进一步削弱了温度应力的影响；荷载较大时刚接梁的极限温度和耐火时间比简支梁高，且荷载时刚接梁的极限温度和耐火时间影响较小，对简支梁影响较大；粱柱节点是钢框架抗火的薄弱环节，火灾发生后非受火构件的内力也会发生较大的变化．     

盾构隧道纵缝接头极限状态试验研究

纵缝接头对盾构隧道衬砌结构的变形和内力起控制作用,且不同受力状态下的盾构隧道接头的力学性能差异较大。基于1:1的纵缝接头正、负弯矩荷载试验,通过加载接头至极限破坏,获得了纵缝接头在轴力和弯矩共同作用下的接缝张开、接头挠度、螺栓和管片混凝土的应变。根据连接螺栓、密封垫和管片混凝土的工作状态,确定了纵缝接头的使用状态极限;根据接头最终破坏的变形和承载状态,确定了纵缝接头的承载能力极限。最后,在对比试验结果与设计结果的基础上,研究了现行安全系数设计方法的安全储备。     

新型穿心暗牛腿钢管混凝土柱节点试验研究及分析

提出取消环梁仅带环筋的穿心暗牛腿钢管混凝土柱节点型式，该类节点外形与普通钢筋混凝土梁柱节点类似且能很好地满足建筑及装饰设计要求。通过对中节点与边节点的试验研究，验证了板放射筋和环筋具有较理想的控制裂缝的能力和螺纹套筒连接主筋在往复荷载作用下的实际工作性能满足抗震设计要求，分析了该节点形式的变形、应变、裂缝开展、破坏形态及最终承载能力。基于试验结果，应用有限元程序对试件进行非线性模拟，进一步分析了此节点的受力机理。     

预应力锚固区的加载破坏过程初探

综合考虑混凝土、锚垫板和箍筋的材料非线性本构特性,探讨预应力锚固区加载破坏模式的发展过程,以确定其受压极限状态和极限承载力,为锚固区的工程设计提供参考.采用现有计算软件对锚固区的加载过程进行了三维模型的非线性有限元分析,其计算结果与实验结果符合较好,由此得到锚固区破坏模式发展和受压极限状态的初步规律.     

注蒸汽吞吐井井筒应力的数值计算方法

将注蒸汽吞吐井井筒温度场的计算结果引入井筒应力分析模型中,利用有限元分析软件ANSYS计算了不同约束条件下的井筒应力。计算结果表明,最大热应力都发生在套管内壁,且超过了N80套管的热弹性屈服极限;最大热膨胀都发生在温度变化过渡区,当套管周围掏空时,其热应变达到了2%,远远超过材料弹性极限应变值(0 3%),这是导致热采井套管变形损坏的主要原因。     

方钢管混凝土柱-不等高钢梁框架节点地震损伤演化过程分析

为研究方钢管混凝土柱-不等高钢梁框架节点在地震作用下的损伤演化过程,基于4个方钢管混凝土柱-不等高钢梁框架节点的抗震性能试验,运用有限元分析软件ABAQUS对梁柱节点进行了数值分析,并选取了适用于此类异型节点的双参数地震损伤模型.通过有限元结果和损伤模型分析了不等高钢梁框架节点在低周反复荷载作用下的损伤发展过程.结果表明:所选取的损伤模型能更好地反映节点从"基本完好"到"完全破坏"的损伤演化规律,且能够定量确定节点不同破坏程度的损伤限值;节点的地震损伤主要集中在高梁上下翼缘螺栓连接处,并随着加载循环次数的增加,损伤累积不断加大,最终破坏模式为高梁端塑性铰破坏.研究结论为该类节点基于损伤的抗震设计方法以及地震损伤评估提供了理论依据.     

新型K型弯管锥头节点与传统管桁架节点的力学性能对比研究

新型K型弯管锥头节点在超大跨度结构中具有节约材料、便于施工等优势,为了使该节点能应用于工程实践中,本文将其与普通管桁架弯管节点、变截面管桁架弯管节点进行了对比研究.通过有限元计算软件ANSYS进行参数化分析,对比了三类节点的破坏模式、极限承载力、强屈比和延性系数.分析表明,K型弯管锥头节点的承载力明显优于其余两类节点,该节点也表现出与另外两类节点同样良好的强屈比与延性系数,可知该节点同样具有充足的安全储备和耗能性能.     

内衬混凝土波折钢腹板梁抗弯性能试验研究

提出了波折腹板内衬混凝土改善连续梁负弯矩区的结构力学性能.通过两点对称加载试验研究了波折腹板内衬混凝土组合梁的弯曲性能.试验表明:与钢波折腹板梁相比,内衬混凝土可限制波折腹板梁受压翼缘的屈曲,提高组合梁的弯曲强度与延性.依据试验弯曲破坏模式与应力分布,提出了弯曲强度的计算方法,理论与试验结果相比吻合较好.试验结果与理论计算方法可为波折腹板内衬混凝土结构的设计提供参考.     

节点区柱钢管不全贯通式钢管混凝土柱－梁节点区的受压试验研究

节点区柱钢管不全贯通钢管混凝土柱－梁节点是一种新型的节点形式. 其主要特点是: 柱钢管在节点区不全贯通, 各层间钢管柱分离或者在梁通过处开孔, 保持楼层框架梁纵筋贯通节点, 由于柱钢管在节点区不连续而导致其轴向承载力的下降通过加大节点区截面并配置环形钢筋来加强. 本文对该种节点进行了9个试件的受压试验, 研究了梁通过处钢管开孔及各层间钢管柱分离两种型式的柱钢管不全贯通式节点的力学性能、包括轴压及偏压的受压破坏形态、开裂荷载、极限承载力、结构变形能力, 以及环梁钢筋、钢管及纵筋等部件的受力特性.