钢框架在火灾和爆炸联合作用下的破坏倒塌机理

为研究钢框架在火灾爆炸联合作用下的破坏倒塌机理,利用ANSYS/LSDYNA建立了5层2跨的钢框架有限元模型,采用隐式分析方法研究钢框架在火灾单独作用下的温度分布特征和结构响应,随后对综合考虑高温和高应变率效应的钢材本构模型进行有限元验证,在得到可靠结果的基础上,采用显式分析方法对钢框架进行单独爆炸分析和火灾爆炸联合作用分析,得到其在不同火灾燃烧时间不同爆炸条件下的局部破坏特征以及整体响应情况。研究结果表明：在火灾作用下,钢材的弹性模量和屈服强度会发生退化,柱因承受的荷载超过高温下极限承载力而发生破坏,中柱因其承受的荷载最大而率先发生屈曲;发生爆炸时,火灾燃烧时间越长,构件温度越高,钢框架越易发生倒塌;在相同温度下,腹板作为迎爆面比翼缘作为迎爆面对结构的损伤更大;在单室火灾下,边中柱处发生爆炸钢框架抗倒塌能力最弱,中柱处爆炸框架抗倒塌能力最强,角柱处爆炸框架抗倒塌能力介于两者之间;在相邻双室火灾和四室火灾下中柱发生爆炸,火室上方混凝土板会因下部的梁发生剪切破坏而塌落;对角双室火灾下中柱处发生爆炸,钢框架因中柱和边中柱相继失效而倒塌。     

钢筋混凝土框架梁柱子结构抗连续倒塌动力分析

为了研究钢筋混凝土(RC)框架梁柱子结构的动力抗连续倒塌性能.通过有限元软件建立的精细化模型对两榀中柱移除的RC框架梁柱子结构静力试验进行了数值模拟.从数值模拟获取的荷载-位移曲线及破坏模态与静力试验结果对比基本吻合,能够较好地预测RC框架梁柱子结构在中柱失效后破坏的全过程.通过采用瞬间去柱的加载方式,在验证完成的RC...     

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．     

梁端削弱形式对火灾下钢框架抗连续倒塌性能影响

为探究不同梁端削弱形式对火灾下钢框架结构抗连续倒塌性能影响,对中柱失效2层2跨钢框架梁-柱子结构进行常温下Pushdown加载试验,研究其竖向抗力曲线和破坏模态.试验结果表明:中柱失效钢框架结构主要依靠弯曲机制和悬链线机制抵抗外加荷载,且悬链线机制具有滞后性.随后在试验的基础上,通过ABAQUS建立二层平面钢框架模型,并对其展开常温下和火灾下的拟静力模拟,对出现的削弱型梁翼缘、二次削弱型梁翼缘、开洞梁腹板和开洞梁翼缘4种梁端削弱方式进行抗连续倒塌分析.有限元结果表明:削弱型梁翼缘和二次削弱型梁翼缘不论在常温还是高温下,都能提供比未削弱情况下的模型更高的结构竖向抗力和变形能力.较于其他梁端削弱形式,考虑悬链线效应,二次削弱型梁翼缘变形能力最好.     

钢管混凝土柱-钢梁平面框架抗连续倒塌机理分析

采用有限元软件ABAQUS对中柱失效工况下的钢管混凝土平面框架进行抗连续性倒塌性能的分析.通过分析各框架抗连续性倒塌全过程工作机理,计算竖向荷载-位移曲线,观察典型节点破坏形态,以此来研究不同组合梁形式及不同轴压比对钢管混凝土平面框架抗连续性倒塌性能的影响.研究表明,钢管混凝土平面框架的倒塌过程都会经历从梁机制到悬链线机制的转变.合理的轴压比限值对钢管混凝土平面框架的抗连续性倒塌性能有积极作用,尤其是在梁机制阶段较为明显.翼板的存在可以显著提高钢管混凝土平面框架的初始刚度,并且板内钢筋在悬链线阶段发挥了重要作用.     

空间钢框架连续倒塌拟静力试验

为考察钢框架结构中一根框架柱失效后,剩余结构在倒塌过程中的受力和变形情况,采用MTS和千斤顶配合的方法对二层空间钢框架结构进行了拟静力试验。试验结果显示,在倒塌过程中,框架梁的受力方式从受弯为主向受拉为主转变,当竖向位移达到200 mm时,失效区域部分框架梁全截面受拉;当竖向位移接近250 mm时,梁柱连接节点处焊缝发生断裂。目前应用比较广泛的H型钢全焊接刚性连接节点延性不够好,在梁形成明显的悬链线效应之前即发生破坏。采用显式动力法以准静态的加载方式对试验过程进行了模拟,建议在对含有H型钢全焊接刚性连接节点的钢框架结构进行连续倒塌分析时,采用较精确的节点模型以真实反应节点的受力。     

基于抽柱法的钢框架连续倒塌分析

为较准确地进行连续倒塌分析,对抽柱法分析框架连续倒塌时柱失效时间取值、柱失效位置等问题进行研究.采用动力非线性计算方法分别对不同跨度和高度的空间纯框架及框架支撑结构进行连续倒塌模拟分析,得到结构动力效应与柱失效时间的关系曲线和各失效点的位移时程曲线.分析结果表明:随着柱失效时间的减小,结构的动力效应趋于收敛;柱失效位置对剩余结构的影响较大,某些情况下可能会导致剩余结构产生共振.建议在对结构进行连续倒塌分析时,取剩余结构竖向振动周期的1/10,不应大于1/5.柱间支撑作为抗连续倒塌的一道防线起到的缓冲作用能很好地提高结构抗连续倒塌能力.     

门式钢框架结构在地震波谱下的响应分析

以当前关注的房屋结构抗震性能的研究为背景,对钢结构构成的门式框架,采用有限元方法研究其在地震波谱下的响应,使其在地震发生时具有更好的稳定性.根据钢框架结构图,在ANSYS软件中直接进行建模,设置材料参数,划分网格,定义结构的边界条件,然后在该结构上以地震谱形式施加载荷,得出了地震波作用下整体钢框架结构的响应规律以及模态分析的振型和激振频率,为提高结构抗震性能,优化设计,降低生产成本提供可靠的依据.     

基于组合楼板影响的空间钢框架连续倒塌分析

建筑结构在意外事件情况下的连续倒塌问题,已成为国内外土木工程学科的研究热点。钢与混凝土组合楼板作为目前钢结构常用的楼板形式,对结构的抗连续倒塌能力影响较大。采用拆除构件法对不带楼板、带钢筋混凝土楼板和带组合楼板的9层空间钢框架进行了连续倒塌仿真计算,分析比较了不同框架的自振周期、破坏模式、相邻构件内力变化与失效机制等,研究了组合楼板对结构抗连续倒塌能力的影响。研究表明,考虑组合楼板后空间钢框架结构的抗连续倒塌能力得到显著提高,且提高程度大于钢筋混凝土楼板。     

爆炸冲击对多层钢框架连续倒塌性能的影响

以5层钢框架结构为对象,对钢框架在爆炸冲击作用下的连续倒塌性能进行了研究.采用备用荷载路径法,分别对钢框架结构进行了静力非线性、动力非线性以及爆炸冲击作用下的动力非线性连续倒塌分析.分析结果表明:在常规的静力和动力非线性分析中,该框架具有良好的抗连续倒塌能力;在5 kgTNT的初始爆炸冲击作用下,钢框架的变形比常规分析...     

箱型柱钢框架翼缘与腹板削弱型节点有限元分析

介绍了美国北岭地震与日本阪神地震后钢框架新型延性节点的发展状况。对4种不同构造形式的箱型柱钢框架梁柱节点进行了ANSYS非线性有限元分析,求得其应力发展状况,应力分布以及框架塑性铰出现的顺序。对节点的力学性能进行了分析比较,重点讨论了削弱型节点的研究进展。基于理论分析,提出了改进型节点。     

端部设肋方钢管混凝土框架柱抗震性能分析

提出了一种端部设肋方钢管混凝土框架柱,采取在柱端部区域设置纵向加劲肋的方式避免端部过早地发生局部屈曲,以提高其承载力,改善延性和抗震性能.采用通用非线性有限元软件MSC.Marc建立壳-实体精细有限元分析模型对已有试验进行了非线性有限元分析,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端部设肋方钢管混凝土框架柱的力学性能.研究表明,端部加劲肋能够延缓钢管壁的鼓曲,提高柱的承载力,显著改善柱的延性和抗震性能.端部加劲肋的设置长度以柱的1~2倍边长为宜,高度和厚度应满足一定的构造要求,可以通过增大加劲肋的厚度或增加每边加劲肋的设置数量来提高柱的承载力,且后者效果更好.     

液压机立柱的设计及其有限元分析

采用传统设计方法对液压机立柱进行解析计算和强度校核,根据疲劳破坏理论对其进行疲劳强度分析,并采用有限元分析软件ANSYS进行应力应变分析。     

高强钢筋混凝土框架柱斜向水平受力非线性有限元分析

为了能够准确地分析高强度钢筋混凝土框架柱在斜向水平受力条件下非线性特点,深入地研究了非线性有限元技术在其中的应用。首先,研究了高强度钢筋混凝土框架柱非线性有限元分析的基本理论。其次,分析高强度钢筋混凝土框架柱材料的本构关系模型,分别选择了混凝土和钢筋的本构关系的数学模型。最后,进行了高强度钢筋混凝土框架柱斜向受力的有限元分析。研究了加载角度和轴压比对框架柱载荷-位移曲线的影响规律,从而找出了框架柱斜向受力的破坏机理。     

中厚板精轧机机架强度和刚度分析

利用ANSYS有限元分析法,对某钢厂3500中厚板精轧机进行强度和刚度分析,得出了在轧钢载荷下的应力应变数据。确定了机架的最大应力位于支撑压下螺母的圆环面上及立柱和上、下横梁连接处的过渡圆角位置,通过采取增大接触面积和过渡圆角半径的方法来减小危险点的应力。揭示了机架结构的薄弱环节,为轧机刚度与强度设计及其工程分析提供了更为可靠的科学依据。     

考虑节点域剪切变形的钢框架有限元分析

借助有限元分析软件MIDAS／Gen,将钢框架梁柱节点作为一个单独的单元,建立起了考虑节点域剪切变形钢框架结构的有限元模型．将考虑节点域剪切变形的模型与传统计算方法的计算结果进行对比,为较准确的钢框架结构分析计算提供参考．     

半刚性连接钢框架的时程分析

为了探讨不同梁柱节点钢框架抗震性能的差别,通过ANSYS分析软件,对结合工程实际设计的10个系列共50个有限元试件进行时间历程分析,来探讨框架层数、框架跨数,尤其是梁柱连接节点的转动刚度等参数对钢框架抗震性能的影响.分析表明:半刚性钢框架结构在地震荷载作用下具有良好的抗震性能.     

火灾下带肋薄壁方钢管混凝土柱温度场的计算

考虑了水分对混凝土热工参数的影响,采用有限元法编制了计算火灾下带肋薄壁方钢管混凝土柱截面温度场的程序,计算结果得到了以往实验结果的验证.在此基础上,分析了无保护层和带保护层构件截面温度分布的规律.结果表明:纵向加劲肋的存在加快了截面内的热传导,防火涂料保护层的隔热效果明显优于水泥砂浆.此外,考虑水分影响时截面点的升温比不考虑时滞后,对于升温迟缓的区域,最大温差可达到86℃.     

商用车司机座椅骨架有限元建模与优化

为分析商用车司机座椅的安全性,基于逆向工程原理,利用Hypermesh建立以壳单元为基本单元的座椅骨架有限元模型.根据GB 15083—2006规定施加载荷和约束,通过对座椅骨架静强度仿真分析提出结构优化方案并进行可行性试验验证.结果表明,优化后的座椅骨架强度满足国标要求,优化效果明显.