TU1无氧铜轴心受压圆管柱整体稳定性能试验研究

近年来,铜材料因其自身优良的性能而被广泛应用于许多领域之中.为研究TU1无氧铜轴心受压构件的整体稳定性能,对7个TU1无氧铜圆管柱试件进行了静力试验研究.试验测量了试件的几何初弯曲与荷载初偏心.基于试验结果,分析了该类型构件的失稳模态,得到了其整体稳定承载力,建立了有限元分析模型并对试验结果进行了模拟计算.研究结果表明:试件的破坏模态均为整体失稳;试件的稳定承载力大致遵循随柱子长细比增大而减小的规律;试件的长细比越大,其卸载后不可恢复的塑性变形越小;长细比为55.9~85.6的试件易发生弹性失稳,长细比为22.2~44.8的试件易发生弹塑性失稳;有限元分析模型能够准确地考虑几何初始缺陷的影响,计算结果与试验结果吻合良好.     

不锈钢工字形截面构件轴心受压整体稳定计算方法

为了研究不锈钢工字形轴心受压构件的整体稳定承载力,采用ANSYS软件建模对不锈钢轴压构件进行非线性有限元模拟,将模拟结果与试验结果进行对比,验证了所建立的有限元模型的准确性.采用经试验验证的有限元模型对不同几何初始缺陷、截面残余应力、材料力学性能、截面宽厚比以及长细比的不锈钢工字形构件整体稳定承载力进行了参数分析,通过对比可确定材料力学性能、构件长细比为主要影响承载力的因素.在参数分析的基础上通过稳定承载力的数据拟合提出了整体稳定系数的三段式计算方法,并将该计算方法与试验数据进行对比,表明此计算方法可以较为准确地计算不锈钢工字形轴心受压构件整体稳定承载力.     

960MPa高强度钢材轴压柱局部稳定性能及设计方法

为研究960 MPa(屈服强度标准值)高强度钢材轴心受压构件的局部稳定受力性能,本文使用ANSYS软件建立有限元模型,对4个箱形截面和4个工字形截面轴心受压构件进行了有限元分析.模型考虑了几何初始缺陷及焊接残余应力的影响,提取构件的极限承载力和局部屈曲临界承载力的有限元计算结果与试验实测结果进行对比,验证了模型的有效性.利用这种建模方法,对960 MPa高强度钢材箱形和工字形轴心受压构件的局部稳定受力性能进行了有限元参数分析,并将有限元计算结果,以及本文汇总的已有试验结果,与中国、美国和欧洲的钢结构设计规范中轴心受压构件的设计曲线进行了对比,并提出了新的设计公式.结果表明,本文使用的有限元建模方法能够准确地分析计算960 MPa高强度钢材轴心受压构件的局部屈曲受力性能;几何初始缺陷和残余应力对构件的极限应力的影响很小,但是对板件宽厚比较大构件的局部屈曲应力的影响相对较大;相对于中美欧现行钢结构设计规范中的设计方法,本文提出的设计公式更适用于960 MPa高强度钢材轴心受压构件的局部屈曲应力和屈曲后极限应力的设计计算.     

混凝土强度对GFRP管-混凝土-钢管组合柱性能的影响

为研究轴心受压下混凝土强度对GFRP管-混凝土-钢管组合柱的力学性能的影响规律,运用静力试验方法考察了4个构件在C30和C40混凝土强度下的受压能力,并验证了Ansys软件所建的模型的正确性.建立3种混凝土强度的有限元模型,对9个构件进行有限元分析.结果表明,随着混凝土强度等级的提高,试件的极限位移和延性都明显增强,极限承载力显著提高.     

高温下不锈钢工字形截面构件局部稳定性能研究

为研究火灾下不锈钢构件的局部稳定性能及其破坏机理，介绍了8个奥氏体型焊接工字形截面短柱的轴心受压试验，其中包括6个高温试验和2个常温对照试验. 分析试验构件的失稳模态和局部稳定承载力，利用有限元模型对影响构件局部稳定性能的重要因素做了参数分析. 结合试验与数值分析结果，对现有欧洲规范设计方法进行了评估. 结果表明：随着温度升高，构件的刚度下降，屈曲变形增大，局部稳定承载力降低幅度增大；初始缺陷对构件承载力影响较小，截面宽厚比是影响局部承载力的关键因素；现有欧洲规范设计方法预测结果较为准确.     

配筋方钢管混凝土柱的抗压性能

通过配筋方钢管混凝土柱轴压试验及ABAQUS有限元软件对配筋及未配筋方钢管混凝土柱的轴心受压和偏心受压性能进行了非线性数值模拟,研究了2种方钢管混凝土柱在轴心受压和偏心受压下的力学性能、变形能力和破坏形态,给出了2种方钢管混凝土柱数值模拟的荷载-位移曲线和变形形式,分析了配筋对方钢管混凝土柱变形和极限承载力的影响.结果表明:钢管混凝土柱加配筋以后,极限承载能力显著提高,同时变形性能得到一定的改善,但2种方钢管混凝土柱的破坏形态基本相同.随着偏心距的增加,2种钢管混凝土柱的极限承载力和后期的稳定承载力逐渐降低,但配筋钢管混凝土柱的降低幅度比钢管混凝土柱降低幅度小.     

冷成型双相型不锈钢轴心受压构件承载力分析

建立了准确的有限元模型,对双相型不锈钢轴心受压短柱和长柱进行了模拟分析,并依据已有试验结果对模型的准确性进行了验证,方管、圆管短柱的试验值与其对应有限元计算结果误差均在5%以内;对于方管与圆管长柱,试验值与其对应有限元计算结果的误差分别为2.3%和3.8%.基于验证的有限元模型开展了参数化分析,发现双相型不锈钢材料力学性能参数变化对轴心受压构件承载力的影响不大;构件截面几何参数对于圆管仅影响长细比较小构件的承载力,承载力变化幅值为16%,对于方管则影响较为显著。基于有限元分析结果,考虑相关参数对圆管和方管柱子曲线影响不同以及材料屈服后强化的特性,对现行规范中的柱子曲线进行改进。允许构件的承载力高于截面屈服轴力,分别提出了方管和圆管承载力建议计算公式,为《不锈钢结构技术规程(CECS410:2015)》的修订提供理论依据。     

砖砌体轴心受压构件稳定分析

考虑砖砌体的弹塑性性能和构件初始几何缺陷的影响，对砖砌体轴心受压构件进行了稳定分析。分析得出的稳定承载力算式的计算结果与试验值较接近，并得出了达极限承载力时构件的侧向挠曲值的算式。由分析所得轴心受压柱的稳定系数算式可以看到，稳定系数除与构件的高厚比有关外，还与砌体的抗压强度有关，而不应是与砌筑砂浆的强度等级有关。     

脱空率对偏心受压钢管混凝土力学性能影响研究

对12个脱空钢管混凝土短柱进行了脱空侧偏心受压的极限承载力试验,试验参数为脱空率,研究在一定偏心率下,脱空钢管混凝土短柱力学性能。试验结果表明,脱空率对钢管混凝土偏压构件受力性能与承载力均有影响,随着脱空率的增大,钢管对核心混凝土的套箍作用不断削弱,构件的极限承载力也明显下降,但比脱空的轴心受压钢管混凝土极限承载力折减要少。     

铝合金受弯构件局部稳定性能的有限元分析

目的研究铝合金受弯构件局部稳定性的结构受力性能.方法利用有限元软件ANSYS建立了9个试件模型,其中5根为无跨中加劲肋,4根为含跨中加劲肋,对试件进行局部稳定受力特性分析,并将模拟结果与试验结果进行对比.在建模中提出了针对铝合金挤压型材的"相同模板平均缺陷"的缺陷值简化代入方法.结果经过对比,有限元计算的极限承载力与试验得到的极限承载力比值的平均值为0.99,标准差为0.06.结论笔者建立的有限元模型可以准确地分析铝合金受弯构件的局部稳定性能,该模型也为进一步进行更多类型的铝合金受弯构件局部稳定性能的参数化分析提供借鉴.同时该有限元模型也验证了"相同模板平均缺陷"这一方法的准确性.     

格构式钢骨-钢管混凝土构件轴压性能试验研究

以是否配置纵向加劲肋和格构式钢骨为主要变化参数,对4组共8个不同内部构造形式的钢管混凝土试件进行了轴心受压试验,对比分析了格构式钢骨-钢管混凝土构件和普通钢管混凝土构件的轴压性能.结果 表明:与普通钢管混凝土试件相比,内配纵向加劲肋试件的极限承载力提高了4.65％,内配格构式钢骨试件的极限承载力提高了10.53％,同时配置纵向加劲肋和格构式钢骨试件的极限承载力提高了21.12％.各组轴压试件的破坏形态基本一致,以整体失稳变形为主,伴随外钢管不同程度的鼓曲变形.格构式钢骨和内填混凝土在构件中形成小的"核心柱","核心柱"可延缓或抑制核心混凝土的裂缝发展,明显提高构件的承载能力和延性.利用有限元软件ABAQUS对格构式钢骨-钢管混凝土构件进行了轴心受压全过程数值模拟分析,明确了各部件的应力发展过程.提出了格构式钢骨-钢管混凝土构件的轴压承载力计算公式,公式计算结果与试验结果吻合较好且总体偏于安全.     

二次荷载作用下碳纤维加固轴心受压矩形柱的非线性分析

应用有限元分析软件ANSYS对二次荷载作用下碳纤维加固轴心受压柱进行非线性分析,通过计算七个存在不同大小初始荷载的轴心受压柱的极限承载力,与不存在初始荷载的轴心受压柱的极限承载力进行对比分析,得出不同大小的初始荷载对加固后极限承载力的影响,给出考虑初始荷载影响时计算承载力的影响系数,供实际加固工程计算参考。     

轴压单孔冷弯薄壁槽形中长钢柱的极限承载力

为研究腹板开孔的冷弯薄壁构件极限承载力,选取两端简支、轴心受压、腹板开单孔的冷弯槽形中长钢柱进行非线性有限元分析研究,通过对试件的变形及竖向位移-荷载曲线的分析,表明开孔构件的竖向刚度和极限承载力较无孔构件降低．有限元模拟与试验吻合较好．结果表明,选择合理的有限元数值模型,可以较好地模拟开孔钢柱的受力性能．根据数值分析结果,对开孔钢构件的畸变屈曲特征进行了分析,同时也分析了孔洞高度、宽度对构件极限承栽力的影响．     

CFRP约束预压状态下混凝土柱轴心受压性能的有限元分析

针对受压构件加固的试验研究很少考虑结构的实际工作状态,给实际加固混凝土结构带来不安全的因素,本文进行了CFRP约束预压状态下混凝土柱轴心受压性能的有限元分析。应用通用有限元分析软件ANSYS,重点提出了CFRP加固预压混凝土柱的承载力提高程度与轴压比的关系以及不同层数CFRP加固预压混凝土柱对其承载力和变形的影响,为实际工程中加固工作状态下的混凝土结构受压构件提供了理论依据。     

大截面7A04高强铝合金角形柱轴压整体稳定试验研究

为研究大截面的7A04高强铝合金角形柱轴压整体稳定性能,进行了18个试件的试验,将试验结果与我国规范进行对比,并建立了试验的有限元模型.试验结果表明:名义长细比为30~80时,试件发生弯扭屈曲破坏;名义长细比为100时,试件发生弯曲屈曲破坏.可得出结论:我国规范过多考虑板件局部屈曲对于构件的影响从而大大低估其稳定承载力;对于板件宽厚比超限不多的构件,局部屈曲对构件稳定承载力几乎无影响;有限元计算结果与试验结果吻合良好,用所建立的有限元模型可以对7A04高强铝合金角形柱稳定性能进行准确模拟.     

空心率对GFRP-混凝土-钢双管柱力学性能的影响

为深入研究在轴心受压下空心率对GFRP-混凝土-钢双管组合柱(简称DSTC)力学性能的影响,采用实验研究的方法,分析了在3种不同空心率下DSTC的横向、轴向应变与极限承载力,并应用ANSYS,建立了适用的有限元模型.研究结果表明,DSTC轴心受压过程中分为3个阶段:弹性阶段、弹塑性阶段和塑性阶段,空心率的变化对DSTC的极限承载力与延性性能均会产生显著影响.     

箍筋约束L形截面柱轴压性能分析

为了研究箍筋约束混凝土L形截面柱的轴心受压性能,进行了7根箍筋约束混凝土柱的轴心受压试验,并采用有限元软件分析了箍筋对L形截面柱的核心混凝土的约束作用,建立了箍筋横向约束应力计算模型．在此基础上通过试验回归分析了箍筋约束混凝土的抗压强度、峰值应变与配箍特征值、箍筋有效约束系数的关系表达式,并建立了箍筋约束混凝土L形截面短柱的轴心受压承栽力计算公式．结果表明约束混凝土的抗压强度及其峰值应变与配箍特征值和箍筋有效系数的乘积呈非线性关系．与试验结果比较,轴心受压承载力计算公式偏于安全,可用于箍筋约束混凝土L形截面短柱的轴心受压承载力的分析．     

7075-T6高强铝合金轴心受压构件局部稳定试验研究

为研究结构工程中高强铝合金轴心受力构件的局部稳定性能,对7个7075-T6铝合金H型截面短柱开展了轴心受压试验,测量了7075-T6铝合金的材料力学性能和试件的局部几何初始缺陷,分析了试件的破坏形态、局部屈曲承载力、极限承载力.试验结果表明,7075-T6铝合金材料平均名义屈服强度达到536 MPa;试件翼缘与腹板的平...     

玄武岩纤维改性高强自密实混凝土柱轴心受压试验

为研究玄武岩纤维的掺入对高强自密实混凝土柱轴心受力性能的影响,以玄武岩纤维体积掺量0. 1%、0. 2%和纤维长度15 mm、30 mm为参数,设计并制作了3根高强自密实混凝土(HSCC)对比柱和12根玄武岩纤维改性HSCC柱,进行轴心受压试验和ABAQUS有限元分析。结果表明:相较对照组,掺入玄武岩纤维后,HSCC柱的极限承载力有一定程度提高。纤维长度为15 mm、体积掺量为0. 1%的HSCC柱提高幅度最大,达到19. 6%;同等荷载作用下HSCC柱裂缝的出现、开展得到延缓,应变和变形减小;达到极限承载力时,对应的压应变和位移分别增大24. 3%、20. 6%,HSCC柱的延性得到显著提高;有限元模拟的结果与试验结果吻合较好,验证了模型的可靠度。     

装配式混凝土柱连接节点力学性能研究及有限元分析

目的 研究装配式混凝土钢筋套筒灌浆连接柱在轴心压力下的力学性能.方法 对2根装配式混凝土柱(1根套筒灌浆连接节点形式试验柱,1根套筒灌浆+对拉钢板的连接节点形式试验柱)进行轴心受压试验,通过静载试验获得各试件受压极限承载力、材料的应力变化等试验数据;在试验基础上,对装配式混凝土柱的节点进行改进,通过ABAQUS有限元软...