轴力和弯矩共同作用下的约束钢柱受火性能分析

针对轴力和弯矩共同作用下的约束钢柱受火性能进行了分析.结果包括各参数对约束钢柱轴力—温度关系曲线,跨中弯矩—温度关系曲线,约束钢柱破坏温度,无约束钢柱与约束钢柱破坏温度之差,以及约束钢柱破坏温度与屈曲温度之差等的影响.主要结论为:约束钢柱屈曲前,轴力基本线性增加,截面弯矩变化较小,约束钢柱屈曲后,截面弯矩突然增大;轴向约束减小钢柱的破坏温度,并随约束刚度的增加,钢柱的破坏温度逐渐减小,但是存在临界轴向约束刚度比,当大于该临界约束刚度比时,轴向约束刚度比的大小对钢柱的屈曲温度影响很小;随着轴向荷载比和弯矩荷载比的增加,约束钢柱的破坏温度减小;端部弯矩比对约束钢柱的破坏温度影响较小.     

约束钢柱火灾下受力性能的参数分析

利用验证了的有限元模型对轴力和弯矩共同作用下的约束钢柱火灾下的受力性能进行了参数分析。 考虑的参数包括轴力荷载比,弯矩荷载比,轴向约束刚度比,转动约束刚度比, 长细比和端部弯矩比等。参数分析的结果包括各参数对钢柱的轴力－温度关系曲线和跨中截面－温度关系曲线的影响, 以及各参数对约束钢柱的 临界温度,无约束钢柱与约束钢柱临界温度之差,约束钢柱的临界温度与屈曲温度之差的影响等。 主要结论为：(1) 约束钢柱屈曲前,轴力基本线性增加,截面弯矩变化较小;(2) 约束钢柱屈曲后,截面弯矩突然增大,钢柱处于轴力和弯矩的共同作用下;(3) 轴向约束减小约束钢柱的临界温度,并且随之轴向约束刚度的增加,钢柱的临界温度逐渐减小,但 是存在一个临界轴向约束刚度比,当轴向约束刚度比大于该临界轴向约束刚度比时,轴向约束刚度比的大小对 钢柱的屈曲温度影响很小。     

以复变动轴力作用下钢柱的数值分析模型

当承受水平地震荷载时，高层框架结构的低层柱子通常受到因倾覆力矩而引起的反复变动轴力，文中提出一弹塑性数值分析模型以考虑变动轴对柱子抗弯强度的影响，并提出单轴移动骨架式恢复力模式来表现钢柱的恢复力特性，通过荷载试验结果对这一数值分析模型进行了检验。     

预加轴力作用下缺陷钢柱受横向冲击时的能量吸收

通过多项对比试验,研究存在不同缺陷类型钢柱在预加静态轴力的作用下,受到横向冲击时的垮塌行为和能量的吸收作用﹒通过实验中轴向位移、轴向力和加速度的测量,分析了缺陷钢柱的能量吸收,并通过高速摄像机的照片验证了实验结果﹒研究表明:缺陷钢柱在预加轴力的作用下受横向冲击后,试件的缺陷对塌陷后试件的塑性变形有十分明显的影响﹒     

火灾下轴向约束钢柱性能的Shanley理论模拟

运用改进的Shanley理论对轴力和弯矩共同作用下的约束钢柱进行分析.在已有的Shanley模型上考虑轴向约束的影响,以铰链的两肢的应变作为基本未知量,考虑升温过程中引起的钢材的塑性变形和轴向温度膨胀,从而较为准确地得到钢柱的轴力-温度变化曲线,最后通过与初始轴力的对比得到钢柱的临界温度.计算结果表明该分析方法与有限元计算结果吻合较好.     

考虑动力效应的箱型截面钢柱火灾下屈曲温度与临界温度研究

通过参数分析研究考虑动力效应的箱型截面钢柱火灾下的屈曲温度与临界温度。考虑转动约束刚度比、轴向约束刚度比、荷载比,建立约束钢柱有限元模型,并采用文献中的试验进行验证。研究结果表明,约束钢柱静力分析和显式动力分析的屈曲温度几乎一致,而由静力分析得到的临界温度略小于由显式动力分析得到的临界温度,差别在30℃以内。随着转动约束刚度比的增大,屈曲温度与临界温度均上升,并且转动约束刚度比对临界温度的影响更大。随着轴向约束刚度比和荷载比的增大,约束钢柱的屈曲温度和临界温度均出现明显下降。基于参数分析的结果,在已有文献中关于钢柱屈曲温度和临界温度计算公式的基础上,提出新的屈曲温度和临界温度计算公式,提出的计算公式预测结果与本文有限元模拟结果吻合较好,利用试验数据对提出的屈曲温度和临界温度计算公式的有效性做进一步的验证,对比结果表明提出的计算公式可以很好地预测钢柱的屈曲温度和临界温度。     

反复荷载作用下箱形压弯钢柱受力性能

分析16根箱形钢柱及85个数值计算构件的刚度退化特征、强度退化特征、荷载-位移变化曲线、破坏形态、应力分布规律,进而研究反复荷载作用下箱形压弯钢柱局部屈曲和整体失稳的相关作用机理。对试验数据及有限元计算结果进行统计分析,回归出反复荷载作用下箱形压弯钢柱稳定承载力的拟合公式。研究结果表明:当轴压比小于0.1或绕截面弱轴长细比小于40时,壁板局部屈曲对构件的受力性能起控制作用,腹板宽厚比对构件的延性、承载力退化、刚度退化均起主要作用;当轴压比大于0.2且绕截面弱轴长细比大于80时,构件整体失稳对其受力性能起控制作用,轴压比和长细比对构件受力性能的影响均非常显著。     

反复变动轴力作用下钢柱的数值分析模型

当承受水平地震荷载时，高层框架结构的低层柱子通常受到困倾覆力矩而引起的反复变动轴力．文中提出一弹塑性数值分析模型以考虑变动轴力对柱子抗育强度的影响，并提出单轴移动骨架式恢复为模式来表现钢柱的恢复力特性．通过荷载试验结果对这一数值分析模型进行了检验．     

热-力耦合作用下钢柱的动力特性分析

根据结构稳定理论导出了钢柱在热-力耦合作用下的振幅计算式,探讨了温度、柱阻尼、柱的尺寸效应、激振频率及纵向惯性力对钢柱动力性能的影响,提出了避免或减小钢柱振动的一些措施,为钢柱的动力分析与抗火设计提供了参考依据.     

新型双层球面网壳体系减震性能参数分析

研究约束屈曲支撑对双层球面网壳减震效果的主要影响参数和影响规律.通过考虑约束屈曲支撑不同的设置方式、位置和数量,以及不同的网壳矢跨比、跨度,进行相关的减震参数分析.结果表明,替换方式比附加方式的减震效果显著;替换杆件的位置对减震效果有较大的影响;约束屈曲支撑设置的数量应综合考虑;网壳的矢跨比和跨度也是影响减震效果的关键因素.     

爆炸与火荷载联合作用下钢柱变形与破坏的数值分析

为了探讨爆炸和火荷载对钢柱的联合作用效果,以有限元软件ABAQUS为基础,建立了爆炸和火荷载对钢柱联合作用的三维有限元数值分析方法,包括显式准静态分析、显式动力学分析、显式热传导及热应力耦合分析3个步骤,计算过程中考虑了应变速率和高温软化效应对材料本构关系的影响。通过典型的钢柱抗火试验数据验证了分析模型和方法的可行性,并利用该方法定量分析了先爆炸后火荷载联合作用下钢柱的变形与破坏特点。结果表明,爆炸荷载降低了钢柱的耐火极限。     

薄壁槽钢柱的抗火计算方法及参数分析

基于Rankine公式，提出了一种可用于计算热轧薄壁槽钢柱抗火极限的方法，采用有限元软件MSC．MARC．Mentat对模型进行非线性有限元分析，给出模型网格划分及其失效后的变形图。对比有限元分析结果与理论解，吻合较好。并针对薄壁槽钢柱的长细比、扭转刚度参数及截面的宽高比，对其抗火性能的影响进行参数分析。结果表明：长细比是影响柱子抗火能力的最重要的因素，长细比越大，极限抗火承载力越低；弹性弯扭屈曲向弯曲屈曲转化的临界长细比不随温度的改变而改变；对于薄壁槽钢柱而言，在截面面积一定或近似的情况下，截面宽高比越大，扭转刚度参数K越小，柱子在火灾下的极限承载力越好。     

受地面接触约束的子午线轮胎的模态分析

将三维非线性有限元分析理论用于轮胎的模态分析中,探讨用有限元模型获取轮胎模态参数的方法,研究地面约束对轮胎模态参数的影响.建模时充分考虑橡胶材料的超弹性和各向异性.为控制网格划分的密度与精度,采用数字化轮廓技术,在UG软件中绘制轮胎断面曲线,将离散化后的曲线信息导入有限元分析软件ANSYS中,对其进行不同约束条件下的模态模拟仿真分析,获得了轮胎相应的固有频率和振型.还分析了不同情况下轮胎模型约束的合理施加方法.     

摩擦型高强螺栓在偏心轴力作用下的疲劳性能有限元分析

通过对不同预紧力、抗滑因子以及不同工作温度下某一单板搭接连接节点进行三维有限元建模和模拟得到不同结论.在不同预紧力、摩擦系数以及温度下的高强度摩擦型螺栓连接反映了不同的疲劳性能.提出了一种新的研究疲劳的方法,对以后相关的设计以及研究具有指导意义.     

火灾下带墙板钢柱抗火承载力的研究

与ALC墙板相连的高频焊接H型钢柱与单纯钢柱的抗火承载力将会有所差别,文章通过有限元分析,研究了墙板对火灾下钢柱的抗火承载力影响和钢柱在火灾下的特性;将有限元分析结果与规程计算结果进行比较,验证了有限元分析的可靠性,并在此基础上分析了荷载比和截面温度梯度,为带墙板的钢柱抗火设计提供依据。     

钢柱脚受力分析及其在实践中的应用

钢柱脚在工程建设中是比较费钢、费工的部位，本文通过对轴心受压钢柱脚的研究分析，通过几种计算分析研究，提 出钢柱脚的设计思路和对策，从而为节约用钢量打下基础。     

反复水平荷载作用下偏心常轴压箱形钢柱抗震性能试验研究

通过4组16根箱形钢柱在偏心常轴压、柱顶反复水平荷载作用下的拟静力试验,研究轴压比、腹板宽厚比、柱顶弯矩等因素对箱形柱滞回性能的影响.试验表明,当柱顶轴力在腹板平面外的偏心小于b/8(b为翼缘板宽度)时,试件壁板屈曲变形为一个半波,腹板外凸,翼缘板内凹,变形基本对称.试件的塑性变形主要集中在柱根部区域,最大塑性变形一般出现在距固定端0.4～0.5h(h为腹板宽度)处.腹板宽厚比是影响构件抗震性能的主要因素,宽厚比越大,滞回曲线越不饱满,骨架曲线下降越陡,承载力及刚度退化越严重;轴压比的影响次之;柱顶弯矩的影响较小.根据试验结果,提出构件适用于四类抗震等级的定量判定标准及大跨度钢结构中箱形钢柱腹板宽厚比的设计建议.     

受径向约束管柱非线性屈曲的DQE法

基于圆柱面坐标,导出了受径向约束管柱屈曲的平衡微分方程,给出了详细的斜直井内管柱屈曲分析的DQE（differential quadrature element）法列式.用DQE法对斜直井内管柱的非线性屈曲进行了计算分析.结果表明：本文的计算结果与实验结果吻合;工程中受径向约束管柱的屈曲问题,由于受压段的管柱一般很长,因此是一个局部非线性稳定性问题,屈曲首先是从下端开始发生,然后随着上端载荷的增加,逐渐向上扩展的.本文所建立的DQE法可以方便地用于求解受径向约束管柱的非线性屈曲问题.     

格构式钢柱在冲击作用下动态响应的有限元分析

格构式钢柱广泛应用于工业厂房排架柱或高大独立支柱,服役期间易受荷载的侧向冲击作用.基于Abaqus/Explict有限元软件对不同冲击能量和冲击位置下格构式钢柱的动态响应进行有限元分析.结果表明:悬臂试件在冲击位置较低时的冲击力时程曲线发展趋势与两端简支试件相似,变形破坏由剪切效应控制.随冲击作用位置的升高,试件的残余...     

爆炸荷载作用下大坝破坏分析的数值模拟研究进展

对近年来爆炸冲击荷载作用下大坝动力响应和破坏分析所采用的数值模拟方法的研究进展和发展趋势进行综述。重点总结现有计算爆炸力学数值方法进行大坝爆炸动力响应特征和破坏过程分析的研究成果,指出大坝爆炸响应分析是一个涉及炸药爆炸、爆炸冲击波形成和传播、冲击波或爆炸产物与坝体相互作用以及坝体结构动态响应的完整连续过程,同时总结了水库大坝环境中的爆炸荷载分类、特点及其对大坝结构的破坏效应。指出各种爆炸条件下大坝的爆炸模拟需要关注的不同问题,今后需要在目前研究基础上及时吸收计算力学的最新研究成果,发展高精度的数值计算方法和高效率的数值求解体系,实现大坝爆炸动力响应的全过程仿真模拟。