大震下钢框架梁柱节点调和变形机制与设计方法

为了提高钢框架结构的变形能力,进而改善其抗震性能,建立了钢框架结构梁端-节点区调和变形机制,通过增加节点区的剪切变形来降低对梁端的转动需求.首先采用通用非线性有限元软件MSC.Marc建立钢框架梁柱节点的有限元模型,对已有试验进行非线性有限元分析,有限元分析结果与试验结果吻合良好.在验证了有限元模型合理性的基础上,分析了不同参数条件下,层间位移角为0.04时钢框架梁柱节点的节点区剪切变形和梁端变形的关系,发现了影响梁端和节点区变形的关键参数.在此基础上提出了梁端-节点区调和变形的简化设计方法,为钢框架梁柱节点的抗震设计提供参考.     

半刚接钢框架结构抗竖向连续倒塌动力响应分析

基于向量式有限元建立半刚接钢框架结构模型,考虑初始变形,采用将构件拆除前后的静力分析和动力分析全过程统一的瞬时卸载法．通过对一平面半刚接钢框架结构进行动力非线性分析,研究底层不同柱失效后剩余结构抗竖向连续倒塌动力响应,对比不同节点转动刚度对钢框架结构抗倒塌性能的影响．结果表明,节点转动刚度对钢框架结构抗竖向连续倒塌影响较大,因此在研究钢框架结构抗竖向连续倒塌时有必要考虑梁柱真实连接刚度．     

基于超级节点模型的框架结构地震反应分析

众多钢筋混凝土梁柱组合体试验结果表明,节点内梁纵筋黏结滑移和节点区剪切变形对组合体试件的抗震性能有明显影响,但钢筋混凝土框架结构的非线性地震反应分析一般采用刚性节点假定,在有限元模型中忽略了上述两种节点非弹性变形的影响。基于OpenSees分析平台,采用较为精细的"超级节点单元模型"模拟节点非弹性反应,以典型平面框架结构为例分别建立考虑节点非弹性变形、不考虑节点变形的有限元模型,对比两个框架有限元模型在7条地震波作用下的整体、局部反应计算结果。分析结果表明:相对于不考虑节点变形的有限元模型,考虑节点非弹性变形后框架顶点位移最大值变化不明显,层间位移角最大值略有减小;由于部分梁端非弹性变形转移到节点区,杆端出铰率、转角延性系数减小;按中国现行规范设计的8度0.2g区二级抗震框架在大震下一般不会出现节点剪切失效。     

综合考虑半刚性、节点域剪切变形的钢框架计算

基于梁柱理论,建立考虑轴力和剪切变形影响的梁柱单元刚度矩阵;再综合考虑节点半刚性、节点域剪切变形的影响,推导出综合考虑节点半刚性、节点域剪切变形梁柱单元刚度矩阵。通过数值算例来检验本研究方法和所编计算机程序的可行性、有效性与精确度。算例表明,钢框架设计时必须考虑节点半刚性、节点域剪切变形的影响,该方法简单易行,便于程序实现,计算结果可靠。     

钢框架连续倒塌分析中全焊接刚性节点的组件模型

为准确反映全焊接刚性节点在钢框架结构倒塌过程中的受力状态,对其在结构大变形情况下的受力机理和分析模型进行了研究.基于对全焊接刚性节点试验的准确模拟,研究了节点在弹塑性状态下的受力机理和变形特点,并对传统的节点组件模型进行了改进;分别对采用不同节点模型的钢框架子结构进行静力和动力非线性分析,研究不同节点模型对钢框架结构抗连续倒塌性能的影响.结果表明:全焊接刚性节点在弹塑性阶段以节点域的剪切变形为主;悬链线效应引起的梁内轴拉力不仅削弱节点的承载力,还降低节点的延性;改进节点组件模型能够较准确地反映钢框架结构在连续倒塌静力和动力分析时节点的弹塑性受力状态.     

钢框架实际作用与其等效节点荷载的比较分析

考虑钢框架受到分布和集中荷载的作用以及梁柱剪切变形的影响，从割线刚度方程出发，导出梁柱单元的切线刚度方程．通过简便的数值方法，实现对钢框架结构的二阶弹性计算．对所得结果分析表明，实际作用荷载与其等效节点荷载有一定差别．     

T形钢连接梁柱节点的试验和抗剪计算方法研究

通过对4个中空夹层钢管混凝土柱-钢混凝土梁采用高强螺栓T形钢连接的组合节点的低周反复荷载试验,研究了其典型破坏形态及节点域的剪力-剪切变形骨架曲线;在此基础上,对其节点域的传力机理和抗剪性能进行了理论全过程分析,分别建立了节点域钢管腹板、钢管翼缘和夹层混凝土的剪力-剪切变形的三折线模型,并根据剪切变形协调条件对三部分曲线进行简化后叠加,由此得到整个节点域的屈服抗剪承载力和极限抗剪承载力的计算公式,并将理论计算结果与试验数据进行对比,二者整体吻合较好.     

钢框架受风与地震作用的统一非线性矩阵分析理论

提出的矩阵化的二阶弹塑性分析理论，易于程序化，可用于受水平风或地震作用的钢框架的响应计算，文中首先概述了用于钢框架分析的各类单元刚度方程，提出的梁一柱单元刚度矩阵可用统一的方法考虑几何非线性，材料非线性和单元剪切变形的影响，其次，建立了连有节点域的扩展柱单元及带有连接和节点域的混合梁单元的刚度方程，可以考虑节点域剪切变形和梁－柱连接柔性的影响，节点区单元，混合梁单元和扩展柱单元矩阵方程可方便地用于     

节点板域厚度对钢框架静动力反应的影响

水平荷载作用下,节点板域的剪切变形降低钢框架结构的侧向刚度,使结构的水平位移及层间位移增大.对各种节点板域厚度的钢框架进行了水平静动力分析,结果显示,适当增加节点板域的厚度可有效地减少其不利影响.在强烈地震作用下节点板域较早地屈服,使结构层间位移过大增加,可能引起结构失效,工程中应高度重视.     

节点板域厚度对钢框架静动力反应的影响

水平荷载作用下，节点板域的剪切变形降低钢框架结构的侧向刚度，使结构的水平位移及层间位移增大。对各种节点板域厚度的钢框架进行了水平静动力分析，结果显示，适当增加节点板域的厚度可有效地减少其不利影响。在强烈地震作用下节点板域较早地屈服，使结构层间位移过大增加，可能引起结构失效，工程中应高度重视。     

过焊孔对H型钢柱梁节点受力性能的影响

针对过焊孔对柱梁节点受力性能影响的相关研究较少,通过试验和有限元分析,研究过焊孔对T形柱梁节点各组成部分的力学性能的影响。结果如下：增大节点域的强度,不利于构件的变形性能,但可以提高构件的最大承载力。柱梁节点处过焊孔影响分析模型（analysis model,AM）的梁弯矩荷载分布。在梁柱节点的梁端部位,因过焊孔应力易集中,梁腹板弯矩荷载偏大。在梁端轴向0~80 mm范围内,梁腹板弯矩荷载相对小,其中,梁端轴向接近35 mm处的梁腹板弯矩荷载最小。在梁端轴向0~80 mm范围内,梁翼缘弯矩荷载相对大,这是由于受过焊孔影响引起的梁腹板承载能力递减、过焊孔周围应力易集中及外荷载作用不变等原因导致的;且梁腹板承担的荷载越小,梁端轴向对应处的梁翼缘承担的荷载越大。节点域强度变化与AM模型的梁端腹板承担的剪力荷载呈正相关,节点域强度越小,梁端腹板承担的剪力荷载也越小。     

剪切带中斑晶旋转的粘弹性有限元数值模拟

采用粘弹性力学分析程序对太行山阜平地区剪切带中斑晶旋转问题进行了有限元数值模拟。在计算模型中假定：石榴石斑晶为弹性材料,在应力作用下只产生很小的弹性变形;石英、长石质的基质部分为粘弹性材料,它具有随时间变形不断增大的特性。计算结果显示：沿剪切力方向的最大位移能达到模型宽度的3～4倍,相当于简单剪切的角度达到70°以上,斑晶的最大旋转角度能达到60°左右。这样的变形量级已经十分接近野外实际情况。由于目前地壳物质的粘度值基本上是通过间接推测得到的,其可信度较低,因此文中还讨论了基质的粘度变化对变形和应力的影响,分别取了7个不同量级的粘度值(10¹⁷～10²³ Pa·s)进行计算。     

钢框架结构节点域分析简化模型

节点域起着传递梁柱之间力和弯矩的作用,这样就使得节点域的应力状态非常复杂.节点域的剪切变形对整个钢框架的性能有着重要的影响,基于1978年Krawinkler提出的模型和一维边界面理论,建立节点域的力与变形的非线性关系模型.通过与试验比较证明所建模型可以很好地模拟节点域力与变形的关系.     

考虑多种非线性变形的RC框架单元模型

提出一种钢筋混凝土框架结构弹塑性地震反应分析的杆件单元模型 ,着重介绍节点滑移子单元和剪切子单元的柔度矩阵的建立过程 .该单元模型把框架结构构件 ,由分布弹塑性梁子单元、节点滑移子单元和剪切子单元等 3个在节点上串联的子单元组成 .这两个子单元模型能够分别考虑纵向钢筋在节点内的粘结滑移 ,构件关键受力区域的剪切变形随复杂加载历史的变化过程 .该法从子单元柔度矩阵的计算到单元刚度矩阵的建立过程 ,力学概念明确 ,大大简化多种变形成分和复杂加载历史下 ,构件单元刚度矩阵的建立过程 ,可应用于非线性地震反应分析     

切削过程第一变形区温度计算

为了获得切削过程中材料的变形温度，基于平行边剪切区模型，提出一种考虑体积移动热源计算第一变形区温度分布的方法。以含０.２％Ｃ的低碳钢为例，计算了不同切削条件下第一变形区沿厚度方向的温度分布，与采用平面移动热源的单一剪切面平均温度计算方法相比，其结果更接近实际，所占用的计算量，也远少于有限元法。     

充液格栅结构抗射弹冲击特性研究

为研究充液格栅结构抗射弹冲击特性,基于二级空气炮系统开展1×1、3×3和5×5格栅结构抗射弹冲击实验,获得射弹速度变化和壁板应变等物理量,并通过LS-DYNA有限元软件,建立经实验验证的有限元模型,研究射弹速度全场变化、壁板变形等。结果表明:格栅结构后壁板变形最严重,且壁板下半部分变形大于上半部分;在内部壁板变形和流体对前壁板的共同作用下,5×5格栅结构前壁板变形趋势与1×1和3×3格栅结构不同;格栅结构在射弹冲击过程中获得的总能量随格栅数量的增加而增加,但内部壁板变形耗散更多的能量,导致格栅外部壁板变形反而减小,提高了结构的抗毁伤能力。     

安徽桐城挂车河镇地区东西向韧性剪切带分形特征及其估算应变速率适用性分析

 安徽桐城挂车河镇(挂镇)地区东西向韧性剪切带包括早期长英质韧性主剪切带、晚期镁铁质韧-脆性剪切带和伴生的长英质同向或牵引变形带.两期长英质构造岩中石英动态重结晶新颗粒发育,边界具有锯齿状或港湾状等不同的微观特征,具有统计意义上的自相似性和明显的分形特征.其分形维数介于1.097~1.144,变形温度介于600~700℃,变形条件相当于麻粒岩相和同构造花岗岩;高温流变学方法估算应变速率低于10^-7.27s^-1,镁铁质韧-脆性剪切带伴生初糜棱岩的应变速率比主韧性剪切带糜棱岩的小0.5数量级左右.分形维数可用作变形温度计和应变速率计,但石英颗粒变形实验推导的Kruhl温度计和Takahashi应变速率计在天然变形岩石中应用很少.与其他方法估算的变形温度和应变速率综合对比结果表明,Kruhl温度计是适用的,而Takahashi应变速率计仅适用于低温(T<400℃)条件.     

混凝土扭转剪切徐变试验方法及其应用

为研究大跨径混凝土梁桥在长期变形分析时剪切徐变的影响,针对剪切徐变系数的取值问题,提出一种基于扭转的剪切徐变试验装置和测试方法,并开展三组混凝土试件的剪切徐变试验研究;获取375 d的徐变系数曲线,利用现行规范模型的参数修正,对剪切徐变的发展规律进行分析,并通过有限元对结果进行验证.研究结果表明:基于扭转的剪切徐变试验装置可对构件进行有效加载;通过扭转剪切得到的徐变系数计算公式可用于试验数据分析;C30混凝土试验剪切徐变终极值为规范轴压徐变终极值的2.26～2.63倍,剪切徐变在受荷早期的发展低于轴压徐变,但后期逐步加速;受扭构件等剪切影响显著的结构徐变计算应考虑剪切徐变效应.     

复合材料夹芯板弯曲分析的双变量精确板理论

针对全复合材料正交格栅/梯形波纹夹芯板的弯曲刚度问题,提出一种基于双变量精确板理论的分析模型.采用均质化理论将两种芯子均等效为正交各向异性连续体,基于双变量高阶剪切变形理论的位移场和最小势能原理推导了夹芯板弯曲平衡微分方程.利用四边简支、对边简支和自由两种边界条件下的弯曲挠度和剪切挠度双变量的求解结果计算了夹芯板整体刚...