多钉连接复合材料板钉传载荷的估算

多钉连接的钉传载荷和板孔应力的计算是很重要也很复杂的一个问题。采用各向异性板的复变函数理论和边界配置方法,对连接件进行分区,加以限制条件,对多钉连接的复合材料层合板的钉载和板与螺栓间的接触应力和接触区域进行了计算。板和钉之间的接触应力显著受到连接板的几何尺寸、加载的条件、材料的各向异性、钉与孔之间的间隙、钉的柔度等因素的影响。在计算条件中施加了这些因素的影响。     

复合材料螺栓连接结构的失效行为

螺栓连接是复合材料层合板结构最普遍的连接方式,但连接处通常也是结构中较为薄弱的部分.为了保证航空结构的安全性,对复合材料螺栓连接结构进行失效载荷评估尤为重要.基于Hashin失效准则,以复合材料单钉沉头螺栓连接结构为研究对象,建立了螺栓连接接头失效行为的3D有限元(finite element, FE)失效预测模型.基于Abaqus,用Fortran语言二次开发了UMAT用户自定义程序.针对接触面摩擦系数、螺栓-孔间隙以及螺栓预紧力等影响因素进行参数化研究,分析了这些参数对复合材料螺栓连接结构中失效载荷的量化影响,并与实验结果进行比对,为连接结构提供了安装设计依据.     

一种复合材料螺栓连接强度三维分析方法

本文的重点就是分析一种特征曲线法,一种基于复合材料三维的应力分析,目的就是为了计算复合材料螺栓连接件的迁都问题。该方法与基于二维应力分析的特征曲线法相比,可以考虑螺栓拧紧力矩对接头强度的影响。通过对算例的分析及与试验结果的对比,证明本文提出三维特征曲线法是可用于复合材料螺栓连接强度分析,是一种适合工程计算的有效方法。     

波纹腹板H型钢梁柱端板螺栓连接节点抗弯性能

提出了一种波纹腹板H型钢梁与普通H型钢柱采用端板螺栓连接的节点构造.基于高强螺栓抗拉性能的刚性端板模型和T形连接件理论,提出波纹腹板H型钢梁柱端板螺栓连接节点的设计方法.进行了2个波纹腹板H型钢梁柱端板螺栓连接节点的静力试验,并使用商用有限元分析软件ABAQUS建立节点的有限元模型,将设计弯矩下的高强螺栓最大拉力的试验结果与有限元计算结果进行对比,证明了高强螺栓拉力计算公式的可靠性;通过对比设计弯矩和有限元计算的端板屈服弯矩,证明了端板厚度计算公式的合理性.     

电磁铆接钉杆长度对连接的影响

在铆钉不同高径比情况下,采用试验方法从铆钉宏观变形和微观连接方面分析铆钉钉杆长度对连接的影响.结果表明:放电电压升高,铆钉钉头变形量增加.电磁铆接对夹层材料厚度不敏感,对于不同钉杆长度的铆钉,铆钉钉杆变形均匀.随着铆钉钉杆长度增加,钉杆均匀性略有下降.在铆钉成形钉头处,有明显的剪切带生成.在铆钉钉杆与铝合金板连接处,铆钉与铝合金板紧密连接.在铆钉钉杆与复合材料连接处,铆钉与复合材料形成良好连接,对复合材料的挤压程度小,未出现复合材料分层和开裂.     

基于特征曲线法的复合材料螺栓连接强度三维分析方法

提出一种基于复合材料三维应力分析的特征曲线法,用于计算复合材料螺栓连接件的连接强度,该方法与基于二维应力分析的特征曲线法相比,可以考虑螺栓拧紧力矩对接头强度的影响.通过对算例的分析及与试验结果的对比,证明提出的三维特征曲线法是可用于复合材料螺栓连接强度分析,是一种适合工程计算的有效方法.     

复合材料螺栓连接载荷分配的数值模拟

航空结构中复合材料多钉螺栓连接中存在载荷分配不均匀现象.为衡量载荷的不均匀程度,定义了载荷不均匀度的概念.基于ABAQUS 6.10采用三维有限元数值模拟技术建立了复合材料单列4排单搭接三维有限元模型,有限元模拟计算结果与试验结果一致.基于载荷不均匀度,使用三维有限元模型分析了几何参数、板间摩擦和预紧力对载荷分配的影响,结果表明载荷不均匀度有助于定量化研究载荷分配问题和找到均匀化策略.     

多钉连接复合材料板钉传载荷的计算

多钉连接钉传载荷的计算是一个重要而复杂的问题。传统的方法是将被连接件简单看成刚性体，其结果难以满足实际需要。有限元法由于大量钉孔的存在，网格的划分势必很复杂。本文将被连接件看成是弹性体，以经典结构力学和平面各向异性弹性理论的复变函数解法为基础，给出了计算多钉连接复合材料板钉传载荷的线性代数方程组并进行了算例分析，结果表明，钉载分配存在着严重的非均匀性。     

预制压型钢板混凝土组合板和钢梁连接及其有限元分析

为了满足预制组合板和钢梁连接节点的承载和变形要求，提出了一种新型的压型钢板混凝土组合板和钢梁整体预制的法兰板-螺栓连接节点.使用ABAQUS分别建立了现浇、预制节点模型，对比了两者在同等条件下的受力性能，并分析了栓钉数、组合板的厚度和长度、螺栓数和法兰板厚度对预制节点模型受力性能的影响.结果表明:预制节点的受力性能与现浇节点相似，设计预制节点时应采用96个栓钉、8个螺栓，以及200mm厚、5.1~6.6m长的组合板及10mm厚的法兰板.     

端板连接高强度螺栓受力特性试验研究

为研究钢结构梁柱外伸式端板连接中摩擦型高强度螺栓的受力特性,对5个不同构造的试件进行了试验研究,并且采取特殊方法测量了螺栓的拉力分布状态,研究了端板厚度、螺栓直径等因素对螺栓受力特性的影响．试验结果表明：受拉区螺栓同时承受拉力和弯矩,螺栓与端板的相对强弱决定了螺栓承受弯矩的大小,不同的节点计算模型则适用于不同的节点构造．最后根据试验结果对外伸式端板连接节点提出了设计建议．     

预制管廊横向接头抗弯力学模型及取值方法

接头导致预制预应力综合管廊结构刚度分布不均匀,内力以及变形发生变化,而抗弯刚度是衡量管廊接头性能的重要指标以及评价管廊结构整体力学性能的重要参数.在考虑横向接头截面实际构造形式以及受力变形特点的基础上,通过内力平衡和变形协调条件,建立了可以表征接头截面从受力到破坏各阶段的力学模型以及相应的理论解析表达式.通过数值模拟的方法对接头抗弯刚度影响因素进行了敏感性分析,并在此基础上将理论计算结果与数值模拟结果进行对比,最后根据得出的抗弯刚度变化规律提出了管廊横向接头抗弯刚度两阶段取值方法,研究结果可为预制管廊的设计和理论分析提供参考.     

钢-混凝土组合节点裂缝研究

通过对6个钢—压型钢板混凝土组合节点进行试验,研究钢—混凝土组合节点在负弯矩作用下混凝土板裂缝的开展情况,结合试验和理论分析,完善了钢—混凝土组合节点混凝土板开裂受弯承载力、最大裂缝宽度的计算方法.     

高速公路隧道装配式仰拱接头力学性能研究

为研究公路隧道装配式仰拱结构接头的力学性能,首先建立装配式仰拱接头三维数值计算模型,模拟接头细部结构,分析比较弯螺栓、直螺栓对仰拱接头在不同轴力、弯矩组合作用下接头张开量、转角、螺栓应力以及接触压应力等的变化规律。然后采用大比例尺室内仰拱接头加载试验对模拟结果进行验证。结果表明：接头张开量、转角随着弯矩增加不断增大,接头抗弯刚度不断降低;接头张开量、转角随轴力增加而减小,接头抗弯刚度则不断增大;弯螺栓接头抗弯刚度大于直螺栓接头抗弯刚度;螺栓整体受拉,螺杆受力状态与螺栓形式及接头变形有关,整体上弯螺栓应力大于直螺栓应力。对比分析数值和试验结果,整体变化趋势一致。研究成果为公路隧道装配式仰拱接头设计提供参考。     

钢筋环扣连接的叠合梁柱节点力学性能研究

提出一种叠合梁柱节点的钢筋环扣连接技术,对4个试件进行低周往复加载试验,研究节点的滞回性能,耗能能力、刚度退化等力学性能。试验结果表明：钢筋环扣连接节点在低周往复荷载作用下的承载力和刚度退化方面优于现浇与弯锚节点。在此基础上,采用ABAQUS对不同弯折高度的钢筋环扣连接节点进行单调加载计算分析,参数分析结果表明：增加钢筋环扣的弯折高度会降低节点的抗弯刚度,但在节点受拉钢筋屈服后,其承载力下降较缓。     

大跨度迭合梁斜拉桥空间受力分析

结合福州市青洲闽江特大桥的工程实践,对大跨度迭合梁斜拉桥在轴力和弯矩共同作用下的钢-混凝土迭合梁截面受力状态和混凝土桥面板有效宽度进行空间有限元数值分析和理论研究,提出简化钢-混凝土主梁受力状态分析的方法.     

预应力后张和先张法联合加固受弯板试验研究

采用预应力钢丝平铺布置加固混凝土受弯板时,若用高抗拉强度的复合砂浆覆盖钢丝成本太高.针对这种情况,提出用普通高强水泥砂浆代替前述砂浆,采用预应力钢丝后张法和先张法联合加固的新方法施加预压应力,使板受拉区混凝土及覆盖砂浆均产生预压应力.详细阐明了该方法的原理和实施工艺,通过钢筋混凝土受弯板的加固试验研究和数值计算分析,表明该方法的加固原理和施工工艺是可行的.其关键是需要在结合面喷涂环氧类界面剂,以保证结合面不产生剥离破坏.从而无需使用昂贵的高抗拉强度复合砂浆,降低加固成本,且经加固处理后截面受力性能更好.     

掺复合镍铁渣混凝土梁柱中节点变形特性

复合镍铁渣混凝土与普通混凝土在强度等同条件下,由于泌水效应,前者与水平钢筋的粘结强度显著弱于后者。针对此特性,基于已有试验,分析了掺复合镍铁渣混凝土梁柱中节点的变形特性。节点的变形主要归结为附属梁体的弯曲变形和梁纵筋滑移引起的梁柱界面附加转角变形,本文重点分析后者。从试验现象观察来看,梁体的受弯变形并不明显,而梁柱界面附加转角变形明显。采用数值方法分析了不同复合镍铁渣掺量下的梁柱界面附加转角变形对总体变形的影响。研究表明,随着复合镍铁渣掺量的增加,梁柱界面附加转角增加,占整体变形相当大的比例。提出了梁端等效塑性铰模型,确定了塑性铰长度与梁长、复合镍铁渣掺量、梁纵筋直径之间的关系,可以快速评估复合镍铁渣梁柱中节点的极限变形能力。     

基于Hashin失效准则的复合材料螺栓连接损伤破坏研究

本文介绍了复合材料螺栓连接二维模型的损伤破坏分析方法,Hashin失效准则和刚度降方法,考虑接触关系,剪切非线性和材料刚度降低,针对Hashin失效准则编制相应的损伤程序,然后采用有限元软件ABAQUS对复合材料层合板螺栓连接件强度进行数值计算。研究结果表明,利用损伤子程序可以较好的预测层合板的破坏载荷以及损伤初始发生的铺层及其扩展方向,损伤的发生和扩展只与铺层角有关,而与铺层顺序、铺层的厚度无关,剪切非线性分析更加合理,考虑非线性影响时,失效准则中包括剪切应力项,损伤产生较早。     

约束结构对单向弯曲柔性关节形变能力的影响

研制了一种新型气动柔性关节,能够实现较大的弯曲变形.该关节属于气动复合弹性体,在弯曲变形时具有非线性、大变形的特点,理论建模难度较大.通过改变约束结构和形状进行驱动变形实验,研究约束结构和形状对关节形变能力的影响.结果表明:在同样厚度约束件下,圆环面约束关节的端面转角大于圆柱面约束关节.圆柱面约束时,关节端面转角随着约束件厚度的增加而减少;圆环面约束时,关节端面转角随着约束件厚度的增加而增大.     

节理岩体力学参数确定的数值试验方法

为解决现场或室内试验条件下难以测试大尺度岩体并确定其参数的问题,总结提出了应用数值试验方法确定节理岩体宏观力学参数的方法流程.即将节理岩体单元离散为岩块和节理两种类型,通过室内试验分别研究其力学特性,再把岩块和节理进行组合形成岩体,通过数值计算得出节理岩体的力学特性.将这套方法应用到贵州省某高速公路岩质边坡的岩体参数优化分析中,研究了试件尺寸、各向异性、岩块及节理力学参数等对岩体宏观力学参数的影响.数值试验方法为工程节理岩体参数的确定和优化提供了一种新的思路.