火灾下钢结构悬链效应的分析

文章以整体结构为对象,以有限元分析软件ANSYS为平台,采用基于计算的结构抗火设计方法,本文通过对空间钢框架的温度-结构耦合计算,进行火灾情况下钢结构全过程反应分析,判断出火灾下结构的薄弱部位,考察受火构件与非受火构件的相互影响,更加真实地反映出结构的抗火性能。并给出了钢梁抗火的概念设计的建议。     

中柱突然失效后钢框架的简化分析方法

结合双跨梁的显式简化模型与能量平衡的原理,提出钢框架连续倒塌的简化非线性分析方法.将多层钢框架结构简化为双跨梁,求双跨梁在集中荷载作用下的显式简化模型,并对梁端转动刚度和轴向刚度进行修正,根据内力变化将双跨梁的受力分为4个阶段,推导了其在不同阶段的荷载-跨中挠度计算公式.以不同跨数不同层数的两个二维框架为例,采用简化方法预测柱失效后的最大位移,并与其他相同框架的非线性动力分析结果进行对比,表明采用本文方法可以取得准确结果,且分析过程简单.     

大应变钢悬链线输流立管动力特性研究

深水海洋立管通过柔性接头连接于上部浮体和海底之间,海洋立管的动力特性研究在动力响应的分析和性能化设计中是非常重要的。考虑深水立管大变形的特性以及内流的影响,利用二维动力学模型探讨了不同弹性模量、内部流体流速和顶部张力影响下立管的动力特性。得出如下结论:内部流体流速、弹性模量和顶部张力这三种因素的变化都会影响立管的固有频率,通常内流体流速增加、弹性模量降低以及顶部张力降低都会导致固有频率产生不同程度的减小;并且相应于各阶固有频率的振动模态的幅值大小和方向也随着各影响因素大小发生变化。     

大变形扭转剪应变定义的误差分析

以变形前互相垂直线元角度改变量的正切为工程剪应变的度量,考虑圆杆塑性大变形扭转的Swift效应或轴向伸长效应,从变形分析角度指出,实心圆杆大变形扭转时从变形分析角度给出的定义能够准确描述剪应变,而由小变形推广得到的两种定义将产生误差.黄铜实心圆杆塑性大变形扭转的结果进一步表明,在小变形情况下,三种剪应变定义均适用,随着变形的增加,由小变形推广得到的两种剪应变定义将产生的误差也增加.     

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.     

改进机动法计算大变形下混凝土单向板承载力

基于经典屈服线理论的机动法,建立虚功方程时考虑了大变形下混凝土板塑性铰线截面处的钢筋伸长做功,提出了计算大变形下混凝土单向板在均布荷载作用下极限承载力的改进机动法.为验证本方法的合理性,开展了3种边界条件的6块钢筋混凝土单向板在大变形下的静载试验,并将试验结果与计算结果进行了对比.结果表明:在大变形下混凝土单向板的破坏模式与经典屈服线理论的塑性铰线模式一致;由于受拉薄膜效应的存在,单向板挠度达到跨度的1/15时,仍能承受较大荷载;本方法计算的板极限承载力与试验结果相差不超过10%,具有较好的精度.     

拉剪复合作用下高强钢T型连接高温力学性能的数值与理论研究

为研究火灾下考虑附加轴力作用的高强钢T型连接的力学性能,在高温火灾试验的基础上采用有限元分析软件ABAQUS对高强钢T型连接进行数值分析,得到附加轴力作用下高强钢T型连接在火灾下的初始刚度、抗拉承载力、失效模式等,并与试验结果进行对比,校验了数值模型的有效性与准确性. 而后,采用经验证的有限元模型进行数值分析,研究了不同拉剪复合作用下高强钢T型连接在火灾下的力学性能,研究发现：随着剪拉比的增大,T型连接的抗拉承载力和极限位移会显著下降,螺栓成为高强钢T型连接在拉剪复合作用下承载的关键. 最后,结合《钢结构设计标准》对火灾下T型连接中高强螺栓受到的拉力与剪力的关系式进行理论推导,并与有限元模拟结果和试验结果进行对比分析,验证了所提出的关系式有较好的适用性,且能较为准确地预测火灾下螺栓的抗拉承载力.     

钢筋混凝土梁柱子结构抗倒塌承载能力研究

国外现有抗倒塌设计规范通过限制悬索体系的最大变形来防止连续倒塌的发生,往往导致不安全。就钢筋混凝土梁柱子结构倒塌变形过程进行分析,总结了悬链线破坏模式。通过对子结构抗倒塌承载能力的研究,提出了以钢筋达到极限强度为子结构倒塌极限状态,进而提出了基于悬链线抗拉承载能力的子结构抗倒塌设计方法,并对钢筋的抗倒塌设计强度进行了初步的讨论。     

关于大型转子钢高温变形抗力的实验与分析

采用高温拉伸实验方法,在变形温度为800～1250℃、变形速率为0.1s~(-1)、变形程度(ε=(△l)/(l_0))最大为0.4的条件下,实验研究了大型转子钢25Cr_2Ni_4MoV的变形抗力。通过对实验数据的非线性回归分析,提出了供有限元分析计算用的解析公式。     

悬臂梁非线性大变形分析

工程中弹性大变形问题的余能中包含着与微元旋转有关的量,因此可将工程中的弹性大变形的余能分解为余能转动部分和变形部分组成,基于这一思路,本文以几何非线性余能原理概念为基础,通过算例分析验证了该原理可用于解决几何非线性大变形问题。     

轴对称荷载作用下环形薄板大挠度样条函数解法

环形薄板的大挠度计算因为边界条件复杂，仅有少数特殊情形的数值解答．这些解均是利用摄动法以某点挠度为摄动参数得到的结果。当这点挠度较大或为零，将出现难以解决的困难，作者以三次B样条函数为试函数，用配点法计算环形薄板的大挠度．荷载可为均布荷载、边缘均布线荷载、边缘均布力矩及它们的组合，在所有的算例中均取得了收敛的数值结果。在均布荷载、边缘均布线荷载、边缘均布力矩作用下的计算结果同摄动法的计算结果作了比较，结果表明，样条函数的方法收敛范围大、精度高和计算时间少。     

大偏转角偏转象差的分析与校正

应用多极场理论，研究了大偏转角情况下的偏转象差，给出了应用十极场微五级象差校正时的场表达式，计算了在多种情况下十极场对五级象差校正的影响，分析了多极场象差校正的方法。     

柔性梁大变形分析的线性化方法

对欧拉梁的大变形问题进行了深入研究,直接从欧拉梁的非线性挠曲线微分方程出发,通过定义等效弯矩,提出了一种求解梁挠度的简便有效的线性化方法。数值计算结果表明了该方法的精度和有效性。     

薄板大挠度分析的样条有限条解

本文用样条有限条方法分析薄板的几何非线性问题,导出了矩形板和斜板的计算公式。并对固支方板,铰支方板和斜板进行了计算。数值结果表明,用样条有限条方法分析几何非线性时具有计算量小、精度高、易于处理边界条件等优点。     

火灾后混凝土梁抗剪承载力试验与有限元分析

对一根常温和七根火灾后混凝土梁进行抗剪试验.梁三面受火,采用ISO834标准升温曲线升温2h,待冷却后进行试验.试验主要考虑剪跨比的影响,同时对截面尺寸、受火位置的影响进行了研究.结果表明:火灾(高温)后混凝土梁抗剪承载力降低,刚度下降,极限位移增加;随着剪跨比的增加承载力降低;高温对混凝土受压区影响明显;三面受火状况下,截面高度对高温后混凝土抗剪性能的影响与常温下一致.建议了抗剪承载力有限元计算方法,其结果与试验值吻合较好.     

组合压杆大挠度屈曲分析

以大挠度理论为基础,考虑剪切变形的影响,对压杆的稳定性进行了分析,推导得出了组合压杆屈曲后的挠度与荷载关系的函数表达式.通过算例,说明利用该公式不仅能描述压杆屈曲后挠度曲线的形状,而且还能给出压杆屈曲后挠度值的大小,从而为精确分析压杆的极限承载力,提供了一种理论分析的方法.     

在复合载荷作用下变厚度圆薄板大挠度问题

本文用变厚度板壳大挠度理论的修正迭代法,对复合载荷作用下的周边固定的变厚度圆薄板进行了求解,得到了精确度较高的二次近似解析解。本文的结果用于特殊情况就可以得到和文[1,2]完全一致的结果。本文还绘出特征曲线进行了比较,其结果是理想的。     

正交异性变厚度圆薄板微分求积分析

根据正交各向异性变厚度圆薄板大挠度问题的基本控制方程导出了其相应微分求积法分析格式.在此基础上,求得了在均布载荷作用下本问题的数值解.所导出的非线性代数方程组用拟牛顿法求解.通过与修正迭代解的比较阐明了微分求积法作为一种简便的数值方法在求解一类具有规则求解区域的非线性偏微分方程边值问题中的计算效率.     

Euler杆大挠度屈曲解析逼近解的构造

基于Euler杆大挠度屈曲的控制方程, 构造了屈曲载荷 及最大挠度的高精度解析逼近解. 利用Maclaurin展开和Chebyshev多项式将控制方程中的正弦项用三次多项式近似代替, 得到一个Duffing型方程, 再将牛顿法与谐波平衡法相结合解对应的Duffing方程, 从而给出Euler杆大挠度屈曲的解析逼近解. 求解过程中只需解线性方程组即可构造出屈曲载荷及最大挠度的解析逼近公式. 几乎在自变量的全部取值范围内, 给出的公式都有较高的逼近精度.