钢丝增强柔性管在内压和温差作用下的受力分析

研究了一种由内层、增强层和外保护层构成的三层结构的钢丝增强柔性复合管在内压和温差作用下的受力问题,认为因钢丝能承受的应变远小于PE材料能承受的应变,故钢丝增强柔性管的极限承载力应以钢丝的拉断为标准。从理论上推导了钢丝增强柔性管中钢丝轴向应变公式,同时采用ABAQUS有限元软件建立内压温差载荷下模型。研究结果表明,在一定内压及温差作用下,最外层钢丝最先遭到破坏;通过提取管道中最外层钢丝轴向应变,并与理论公式计算结果比对,二者的吻合度高,说明本文的理论公式完全可用于计算钢丝增强柔性管中钢丝的轴向应变。     

纤维增强复合材料管约束矩形截面混凝土柱轴心受压强度预测模型

纤维增强复合材料(FRP)管约束下的矩形截面混凝土短柱在轴向受压条件下,由于FRP管与混凝土间的黏结使得FRP管同时受到拉、压双向受力状态;核心混凝土由于FRP管的约束而受到3向应力作用.以Tsai-Wu屈服准则为基础,进行FRP管双向受力分析,利用双剪强度准则对核心混凝土进行3向受力分析,推导轴心受压条件下FRP管约束矩形截面混凝土短柱的受压强度计算方法,为极限承载力的计算提供一种有效的方法和参考.     

新型冷弯薄壁型钢组合龙骨轴压性能试验研究

为解决轻钢结构承载能力低、敲击空鼓、防火防腐等诸多问题,设计了一种新型中间支撑轻钢灌浆墙体,其龙骨截面形式为多肢组合截面.开展了竖龙骨和立柱龙骨的轴心受压试验,并进行了精细化有限元分析.结果表明,在轴心荷载作用下,竖龙骨和立柱龙骨主要发生整体弯曲屈曲破坏,且伴随有畸变屈曲现象,二者出现的先后顺序不同.立柱轴压承载力达到127kN,可以作为墙体体系中的主要受力构件.ABAQUS有限元软件可以精确地模拟出冷弯薄壁型钢组合截面龙骨的极限承载力和破坏模式,模拟结果与试验结果吻合良好.通过调整长细比及有效截面面积,对现行规范中轴压构件承载力计算方法进行修正,得到了竖龙骨与立柱轴压承载力的合理计算方法.     

轴压下非黏结柔性立管响应特性的数值计算方法

为避免传统数值方法对非黏结柔性立管骨架层和抗压铠装层简化导致其应力计算不准确的问题,给出了非黏结柔性立管响应特性的一种数值计算方法,计入骨架和抗压铠装层实际截面形状及层间相互作用,既能保持各层几何形状与真实形状高度一致,又具有高效、高精度的特点,能够有效模拟骨架和抗压铠装层受力、失效及层间接触.计算了8层非黏结柔性立管在轴向压缩载荷下的响应特性,结果表明:数值解与理论值吻合较好;承受压缩载荷的主要为拉伸铠装层;非黏结柔性立管抗压刚度远小于抗拉刚度;立管顶端边界条件对轴向压缩性能影响不大.     

GFRP管轴心受压性能的试验研究

纤维增强复合材料（FRP）具有高强轻质和耐腐蚀的优点，适合于腐蚀环境和大跨轻质结构．针对大跨度空间网格结构中的杆件，对拉挤玻璃纤维增强复合材料（GFRP）圆管的轴心受力性能进行了试验研究．首先通过短管受压试验得到了GFRP管的基本力学性能参数；然后进行了4组不同长细比共12根GFRP长管的轴心受压试验，研究了其稳定性能．最后根据文献和试验结果，提出了基于Perry公式的GFRP管轴心受压屈曲破坏承载力的计算公式．能较好地预测GFRP长管的轴压屈曲破坏．     

玻纤增强柔性管结构敏感性研究与数值分析

针对在海洋油气开采中传统钢管质量大、易腐蚀老化等问题,亟需找到一种质量小、强度高且耐腐蚀的新型柔性管道,选用玻纤增强柔性管开展了研究,基于复合材料层合板理论建立了玻纤增强柔性管的理论模型,采用ABAQUS建立了管道整体的有限元模型,通过相关文献验证了模型的准确性,分析了缠绕角度在拉伸、压缩、弯曲、拉伸-弯曲以及压缩-弯曲5种荷载工况下对管道应力的影响,并着重分析了拉伸工况下增强层缠绕层数对管道应力的影响.结果表明：柔性管增强层是管道主要的承载结构.综合5种工况模拟结果,得到柔性管增强层最佳缠绕角度为（±45°）～（±55°）,增强层缠绕层数在4～16层时,柔性管承载能力有较大提高,超过16层后,承载能力无明显提高.     

矿用扩径式吸能防冲构件特性数值分析

为增强液压立柱抗冲性能,有效防治煤矿冲击地压,或在一定程度上减小冲击地压事故造成的损失,提出并设计了一种与液压立柱结合使用的扩径式吸能构件.采用ABAQUS软件对构件吸能防冲特性进行研究,结果表明:不同尺寸和不同材料扩径式构件均具有非常好的稳定变形破坏模式,尺寸、材料和冲击速度对构件变形破坏模式没有任何影响.扩径式构件压缩过程中具有较为恒定的反作用力,反作随构件材料强度和随壁增加而增大,但尺寸、材料和冲击速度对构件力-位移变化规律没有影响.扩径式构件具有一定承载力,具有较小的载荷波动系数和较高的冲程效率.扩径式构件是一种较为理想的吸能防冲构件,其与现有常规立柱结合使用,可改善立柱受冲击载荷时的受力情况,增强立柱防冲性能.     

自由形态单层壳体栓接节点

针对自由形态(free-form)单层壳体中的栓接节点,运用ABAQUS通用有限元软件对多种工况作用下的节点承载力性能进行了计算机模拟.分析了螺栓预紧力和杆件轴向拉压应力等因素对节点刚度和承载能力的影响.理论分析和试验研究表明,栓接节点处连接截面在荷载作用下会产生明显的相对转动变形,整体结构分析时对这类连接不能按全刚接连接考虑.最后,在总结受力性能和破坏模式的基础上,给出了栓接节点的使用维护和工程设计建议.本文研究将为自由形态壳体结构中的栓接节点设计提供理论依据.     

自由形态单层壳体栓接节点承载力性能研究

针对自由形态（free-form）单层壳体中的栓接节点,运用ABAQUS通用有限元软件对多种工况作用下的节点承载力性能进行了计算机模拟.分析了螺栓预紧力和杆件轴向拉压应力等因素对节点刚度和承载能力的影响.理论分析和试验研究表明,栓接节点处连接截面在荷载作用下会产生明显的相对转动变形,整体结构分析时对这类连接不能按全刚接连接考虑.最后,在总结受力性能和破坏模式的基础上,给出了栓接节点的使用维护和工程设计建议.本文研究将为自由形态壳体结构中的栓接节点设计提供理论依据.     

子午线轮胎帘线受力特性的有限元分析

结合轮胎静力试验测试结果,利用ABAQUS软件建立195/65R15 91H子午线轮胎三维有限元模型,研究轮胎在不同工况下帘布层和带束层帘线的受力情况。结果表明:垂直载荷主要作用于接地影响区的带束层及帘布层帘线,当垂直静载荷过大时,会出现胎冠中部带束层帘线张力变为0甚至变成负值以及第二带束层帘线端部受拉力过大的不利情况;靠近侧向力加载端的帘线受力随侧向载荷增加而变小,远离加载端的帘线受力基本与侧向载荷无关;纵向力对帘线影响不明显,帘线受力随着纵向载荷增加而略有下降。     

功能梯度形状记忆合金圆筒受扭的力学行为分析

为能简单准确地预测功能梯度形状记忆合金(functionallygradedshapememoryalloy,FG-SMA)在载荷作用下的力学行为,应用有限元软件ANSYS14.0对FG-SMA圆筒在扭矩载荷作用下的受力变形行为进行研究,提出一个适合于模拟FG-SMA力学行为的有限元建模、计算方法,得到FG-SMA圆筒在扭矩作用下的受力变形特点.数值算例显示:FG-SMA圆筒的截面最大应力显著减小,可避免材料由于应力过大而导致的破坏.此外,载荷大小、分布函数和筒壁厚度对FG-SMA圆筒截面上的应力和应变分布有着很大的影响.     

新型水平井不动管柱封隔器分段压裂技术

通过分析水平井分段压裂技术现状,提出一种新型水平井不动管柱封隔器分段压裂工艺技术.介绍新型工艺技术的管柱结构、工艺原理及创新点,并利用ABAQUS有限元分析软件对工艺管柱进行力学分析.结果表明:新型分段压裂工艺管柱能达到力学设计要求;新技术的创新点在于能够实现一趟管柱完成2～3层段分段压裂,设计封隔器长胶筒摩擦锚定,降低安全事故的发生, 设计工具挡砂传液机构,有效避免工具内腔进砂引起的事故,管柱无卡瓦锚定,可以反洗井,整个压裂施工可以在一天内完成,施工简单,可以有效节省作业时间和作业费用.     

轻钢轴压构件受力性能的有限元分析

轻钢结构是目前多层建筑广泛使用的结构形式之一,其墙骨架中的轴压构件可以采用冷弯薄壁型钢拼合截面和单独型钢截面两种形式,为了更好地研究两者的受力性能,利用有限元软件ABAQUS对轴心压力作用下惯性矩近似相等的冷弯薄壁型钢拼合截面与方钢截面进行了模拟分析,对比了两种截面形式轴压柱的承载性能,并根据理论计算公式验证了有限元模拟的可行性,得到了二者的受力性能特点,给出了工程应用建议.     

碳纤维增强树脂基复合材料力学性能预测

利用有限元软件ABAQUS作为建模计算平台,应用Python语言编程,实现了纤维增强复合材料有限元模型中纤维体积分数含量的控制和各向异性材料局部坐标与整体坐标下输出变量的转换,对碳纤维增强树脂基复合材料的基本力学性能进行了预测,提出了预测纤维增强复合材料基本力学性能的新方法.可对不同性能的纤维、基体材料、不同纤维体积分数含量、不同纤维铺设铺层角度、不同加载方向的纤维增强复合材料的力学性能进行预测.     

玻璃纤维布约束混凝土方柱应变演化规律研究

为从应变演化发展角度解析约束混凝土方柱的破坏机理,对玻璃纤维布约束混凝土方柱的应变演化规律进行了试验研究与有限元模拟,考虑玻璃纤维布的不同包裹方式对方柱任意截面应变演化的影响.研究结果表明,在轴压荷载作用下,柱身内部纵向截面上混凝土的应变演化由纵向四等分点位置向中部发展;柱身中部横截面上,应变演化由内到外、由侧面到棱角发展;玻璃纤维布条带包裹的混凝土方柱临近破坏时,中间位置纤维布条带应力达到其上下相邻两纤维布条带应力的两倍以上.研究结果可供FRP及钢板箍约束混凝土方柱受力分析时参考.     

混合配筋偏心受压构件正截面承载力计算理论和方法

为完善钢筋和纤维增强复合材料（FRP）筋混合配筋混凝土偏心受压构件正截面 承载力计算方法,基于已有钢筋和玻璃纤维增强复合材料（GFRP）筋混合配筋混凝土偏压构 件试验,通过试验现象和破坏形态归纳出三种典型的破坏类型,进而分析各破坏类型之间的 界限,给出了相对界限受压区高度. 利用ABAQUS进行参数分析,得到混合配筋混凝土偏压构 件二阶弯矩增大系数表达式,考虑基本假定以及二阶效应的影响,推导了矩形截面偏压构件 正截面承载力计算公式 . 通过对比计算结果与试验结果,发现本文建议的计算公式具有很好 的准确性和实用性（试验值与计算值之比 Nu,t / Nu,e的均值为 0.99,标准差为 0.053）,可为混合 配筋混凝土偏压构件在实际工程中的应用和推广提供一定的理论指导和设计借鉴.     

深水跨接管热应力计算及敏感性分析

深水跨接管在受热及边界约束作用下将产生内部结构应力.采用理论研究及ABAQUS有限元数值模拟方法,对深水跨接管进行受力分析.结果表明,深水跨接管受热时,中跨管受力沿轴向保持一致,截面上则服从正弦/余弦分布,整体表现为受到轴力和弯矩的联合作用,弯管处应力集中现象明显,受力较大.在此基础上对深水跨接管热应力的敏感性进行分析,进而说明,温度差、中跨段长度、中垂段长度均对深水跨接管的热应力值有重要影响.其中,中垂段长度对跨接管中跨管轴力、弯矩影响权重最大.     

圆钢管混凝土构件温度场的数值模拟

火灾下圆钢管混凝土柱的热量传递是瞬态传热,求解截面温度实际上是求解截面内部的热传导方程.文中采用了大型有限元软件ABAQUS对钢管混凝土截面进行了计算和分析,计算结果和文献试验结果吻合较好,证明了ABAQUS软件进行构件截面温度场的理论计算有一定的精度,其方法是可靠的.     

CFRP/AA6061缠绕组合薄壁结构轴向压溃仿真方法

采用LSDYNA软件建立碳纤维复合材料缠绕在铝合金管外壁组合而成的CFRP/AA6061组合管的模型,对压溃仿真方法进行研究.采用MAT54和MAT123材料模型分别模拟CFRP和AA6061的本构关系,采用参数校准的方法确定CFRP与AA6061的连接界面法向失效应力和切向失效应力,并采用tiebreak接触定义界面.对不同纤维铺层角度的组合结构进行了压溃试验和仿真模型验证.结果表明,该仿真模型精度较高,对[0/90]₃和[90]₆铺层组合管的峰值载荷仿真误差分别为8%和11.2%,均值载荷误差分别为8.7%和6.7%,仿真结果较准确地再现了压溃过程中的峰值载荷和均值载荷,该仿真模型可用于CFRP/金属组合薄壁结构的压溃试验与仿真研究.      

碳纤维增强树脂开孔层合板轴向拉伸失效模拟分析

基于ABAQUS平台,建立了开孔复合材料层合板轴向拉伸渐进失效模型.以二维Hashin作为损伤准则,考虑了基体拉伸、压缩失效和纤维拉伸、压缩失效模式.讨论了层合板的受力与失效形式,分析了铺层角度、中心孔尺寸对极限载荷的影响.研究结果表明:失效模式主要表现为纤维拉伸失效和基体拉伸失效,纤维作为复合材料板的主要强度来源,在力与纤维方向发生偏差时,层合板力学性能急速下降;中心孔越大,层合板力学性能越差,并且层合板力学性能与中心孔尺寸成线性关系.