应力蒙皮的试验研究和有限元分析

稳定性是钢结构的一个突出问题。在各种类型的钢结构中,都会遇到稳定问题。对于这个问题处理不好,将会造成不应有的重大损失。以2010年广州亚运会体操馆工程为背景,研究悬臂带蒙皮钢板节点形式的蒙皮效应,与有限元结果对比。对比结果表明有限元分析可靠,继而用同样的方法将箱形截面梁改为工字型截面梁进行有限元拓展分析。分析表明,蒙皮可作为钢梁的侧向支撑,能够限制其平面外失稳。特别是对于工字型梁,在保证构件的整体稳定性的同时承载力也有所提高,效果明显。     

考虑蒙皮效应的高层结构有限元分析

文章将蒙皮效应引入高层钢结构的计算分析中 ,对结构各组成部分进行有限元分析。在分析过程中将压型钢板等价为正交各向异性平板 ,并对其引入壳体概念。在推导单元刚度矩阵时 ,着重阐述了压型钢板等效剪切模量的形成。最后通过算例 ,将计算结果与参考结果相比较 ,充分验证了蒙皮效应在高层结构中可有效控制建筑物的侧移     

蒙皮支撑轴心受压构件静力性能的参数分析

利用有限元程序ANSYS对蒙皮支撑的钢构件进行了几何非线性有限元分析,分析结果与实验结果吻合良好,在此基础上对影响蒙皮支撑构件力学性能的主要因素,即蒙皮板的厚度、构件的开口方向及构件的间距等进行了参数分析.结果表明,蒙皮板厚度的增加不仅显著影响构件的承载能力,而且可明显减小蒙皮支撑柱在静力荷载作用下截面的位移和扭转;两种柱截面开口组合方式构件的变形基本一致,但开口相向的构件的承载力较开口相同组合方式的高一些;柱间距很小时,柱间距的变化到达屈服荷载时翼缘水平位移和截面转角有较大变化,但在实际工程应用范围内,柱间距的变化不会对蒙皮支撑柱的性能产生显著影响.     

关于围护结构蒙皮效应的研究分析

我国轻型钢结构建筑的发展正面临着前所未有的大好机遇,蒙皮效应在钢结构设计中应用还不是很成熟,本文就蒙皮效应的原理和设计中如何应用进行了简述。     

影响蒙皮支撑梁静力性能的若干因素

本文利用几何非线性有限元法分析了蒙皮支撑梁间距、跨度、构件截面开口方向及构初始扭转对蒙皮支撑梁静力性能的影响。研究结果表明，在实际工程应用范围内，梁间距的变化不会对蒙皮支撑梁的性能产生显著的影响。蒙皮的侧向支撑和扭转约束作用能明显改善侧向长细长较大的梁的性能。构件截面开口方向的组合方式对构件性能也有一定影响。构件的初始扭转对蒙皮支撑梁的性能没有显著的影响。     

钢梁的整体稳定分析

钢结构设计中保证结构和构件的稳定性尤为重要.梁是结构的主要构件,梁的整体失稳可能导致整个结构丧失承载能力.文章主要分析了荷载的形式和作用位置、梁的截面形式、支承条件、侧向支撑及次梁对主梁的约束程度对梁发生整体失稳的影响,并提出了提高梁整体稳定性的措施.     

轻钢结构单层厂房整体稳定性的影响因素分析

鉴于当前国内外轻钢结构单层厂房工程事故特点,对其整体稳定性的研究还十分欠缺,不利于轻钢结构单层厂房大力推广和广泛应用;本文通过对一些轻钢结构单层厂房垮塌典型实例进行综合分析,分别阐述了轻钢结构失稳的原因、细部结构对轻钢结构稳定性的影响.通过分析,得出几点对轻钢结构整体稳定分析影响因素有价值的结论和建议.这些结论和建议对轻钢结构设计和施工具有一定的参考价值.     

板式铸钢节点静力性能试验研究

文章对新杭州火车东站无站台柱风雨棚板式铸钢节点进行了足尺模型试验和数值分析,研究了在4方向支管轴向力作用下的板式铸钢节点的受力性能。利用铸钢节点应力实测值对数值分析结果进行验证,据此判断铸钢节点内部应力分布;比较了中央有、无圆形雨水管2种铸钢节点的承载力差异,并选择屈服准则评估铸钢节点的承载安全性。试验结果表明:数值分析结果可信;中央雨水管对铸钢节点承载力影响较小;利用Von-Mises准则对铸钢进行节点承载安全性评估,铸钢节点有较高的强度储备。     

汽车车身蒙皮对汽车车身动态性能的影响

对有蒙皮车身侧围和无蒙皮车身侧围两种车型的模态计算得到的频率及振型的比较及两种情况下车身模型某些参数的比较，说明汽车车身蒙皮能大大提高侧围部分的抗弯刚度和抗扭刚度，对车身的质量，转动惯量也有较大的影响，因此，要提高汽车车身的有限元分析精度，就必须考虑蒙皮对汽车性能的影响。     

轻钢蒙皮结构受剪承载力的试验研究

通过单榀门式刚架与蒙皮组合体的试验研究,明确了应力蒙皮结构的承载性能.试验结果表明,檩条及足够数量的连接件对于蒙皮组合体发挥应力蒙皮效应至关重要.计算结果与试验结果比较表明,采用英国应力蒙皮设计规范进行设计是可行的.     

圆钢管混凝土短柱局压力学性能研究

进行了12个圆钢管混凝土短柱局压试验,探讨混凝土强度等级、局压面积比对钢管混凝土短柱局压极限承载力的影响.试验结果表明,混凝土强度等级提高,极限承载力增大而延性降低;局压面积比减小,则承载力越高延性越低.采用合理的材料本构关系,利用ABAQUS有限元软件建立圆钢管混凝土短柱局压的壳-实体三维有限元模型,在试验验证的基础之上,利用ABAQUS软件及相应的有限元模型探讨局压面积比、含钢率、钢材强度和混凝土强度对短柱局压极限承载力的影响.通过拟合分析提出圆钢管混凝土短柱局压极限承载力的实用计算公式,将该计算公式、有限元计算值、其他学者提出的计算公式与笔者试验及其他学者共47组圆钢管混凝土短柱局压试验资料进行对比,分析结果表明,笔者提出的公式计算结果与试验结果相比具有较高的精度.     

钢骨混凝土梁徐变效应分析

研究了徐变效应对钢骨混凝土梁受力性能的影响.给出徐变函数数学模型,应用黏弹性理论,建立钢骨混凝土梁徐变效应分析模型,研制钢骨混凝土梁徐变效应分析计算程序,研究了钢骨混凝土简支梁在徐变效应影响下的承载能力、应变变化、变形性能及交接面滑移等性能.计算结果表明,沿梁长范围内,跨中截面处的弯矩、应变和变形最大,滑移最小;在荷载作用后的初始阶段,跨中弯矩、应变、变形和滑移均有明显变化,之后各参数值随着时间的增长趋于一定值.     

空腹拱架的静力性能分析

在节点竖向集中荷载作用和边界上、下弦节点约束条件下,采用空间梁单元分析了13个空腹拱架的算例.重点讨论了矢跨比和厚跨比对结构静力性能的影响.分析表明,空腹拱架的矢跨比在1/4-1/6时,其强度指标和刚度控制均较为理想;拱架厚度对结构静力性能的影响较小.对空腹拱架的简化分析进行了对比计算,表明可将拱架按轴向刚度等效为单层拱架进行分析,可用于结构初步设计时对强度和刚度的控制.结论可为类似工程的应用提供参考.     

分段预制拼装预应力混凝土盖梁静力性能试验

为探究采用不同胶接缝构造的分段预制拼装大悬臂PC盖梁在弯剪内力共同作用下的受力性能,结合实际工程,设计制作了1个整体预制大悬臂PC盖梁模型以及3个分别采用大键齿、小键齿和牛腿式接缝构造的分段预制拼装大悬臂PC盖梁模型（模型缩尺比例均为1:5）,并完成4个模型全过程的静力加载测试试验,获得梁体开裂荷载、极限承载力以及梁体混凝土应变分布、挠度、最大裂缝宽度等关键结果。试验结果表明：分段预制拼装盖梁模型与整体预制盖梁模型的裂缝分布形态基本相同,破坏时梁体裂缝分布稀疏,裂缝宽度较大,且破坏形式均为弯曲破坏;采用大键齿和牛腿式接缝构造的盖梁模型的开裂荷载与整体盖梁模型相同,而采用小键齿接缝构造的盖梁模型的开裂荷载仅为整体盖梁模型的81%;采用不同接缝构造的盖梁模型的极限承载力均明显低于整体盖梁模型,其中采用牛腿式接缝构造的盖梁模型的极限承载力最大,约为整体盖梁模型的84%;从极限变形能力看,采用牛腿式接缝构造的盖梁模型的极限位移达到整体盖梁模型的75%,而采用大键齿或小键齿接缝构造的盖梁模型的极限位移均低于整体盖梁模型的50%。综合结构静力性能及施工性能,牛腿式接缝构造是推荐采用的分段预制拼装大...     

随机点蚀对Q460等边角钢抗拉性能的影响

为了揭示点蚀损伤对构件破坏模式和极限承载力的影响机理,完善腐蚀角钢构件的力学性能评估体系,基于腐蚀试验数据和数值模拟,提出针对随机点蚀角钢构件的有限元模型构建方法,研究腐蚀损伤体积、蚀坑尺寸和蚀坑分布位置对Q460点蚀等边角钢构件极限抗拉承载力的影响,并根据其极限抗拉承载力劣化规律,采用非线性回归的方式拟合了点蚀角钢极...     

钢板-砖砌体组合梁受剪性能试验研究

钢板-砖砌体组合结构是一种新型的托换改造技术.为了掌握钢板-砖砌体组合梁的受剪性能,完成了6根组合梁的静载试验,研究了钢板厚度及螺栓间距对受剪承载力的影响,分析了组合梁受剪破坏的机理.试验结果表明,钢板与砖砌体两者互为帮助、共同工作,剪压区砌体与钢板的破坏并无明显先后顺序.组合梁的破坏总是始于剪压区钢板的局部屈曲,受剪承载力的主要影响因素为侧向钢板的厚度,螺栓间距在一定范围内对承载力影响不大,但是螺栓的布置形式对钢板的失稳破坏形态及承载力起决定性作用.在实际工程中可以对梁两侧上端进行加强约束从而提高梁的抗剪性能.此外,本文给出了组合梁抗剪极限承载力的计算公式.     

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.     

钢管支架屈曲承载力计算模型

钢管支撑架适合不同类型构件支模,但其轴心受压承载力具有特殊性。文中从多角度建模进行分析,找出其合适的分析模型,研究其屈曲承载力。     

钢-混凝土组合空腹板架静力特性理论研究

钢-混凝土组合空腹楼盖是一种新的构造形式.结合一算例,利用 ANSYS有限元软件,建立了组合空腹楼盖的三种计算模型:空间梁单元与壳单元的混合元模型、空间壳单元模型、壳单元和块体单元模型三种理论计算方法,对这三种计算模型作分析对比,得到了静荷载作用下该类结构的内力分布规律及其他一些有价值的结论.     

圆管支撑钢板仓组合剪力墙抗震性能分析

为研究圆管支撑钢板仓组合剪力墙的抗震性能,以轴压比、钢板厚度、钢板强度、剪跨比、混凝土强度以及墙体厚度为参数,利用ABAQUS有限元进行模拟分析.结果表明:钢板仓组合剪力墙的承载力以及变形能力随剪跨比的增加而降低,随墙体厚度的增加而提高;增加钢板强度、混凝土强度均可提高剪力墙的承载能力,但变形能力减弱;增加钢板厚度,剪力墙的变形能力先升高后降低,但承载能力不断提高,以钢板厚度为5 mm为宜;增加轴压比会降低剪力墙的变形能力,且当轴压比小于0.4时,剪力墙的承载力随轴压比的增加而提高,大于0.4时则相反.同时根据参数分析以及均匀试验设计数据结合叠加法对墙体的抗剪承载力计算公式进行拟合和修正,结果具有95％的保证率.