基于裂纹扩展阻力曲线的钢结构构件断裂行为评估模型

为准确预测钢结构构件的断裂破坏,提出了基于裂纹扩展阻力曲线的评估方法。基于前期开展的低温下结构钢材的裂纹尖端张开位移(CTOD)试验结果,采用试验数据回归和理论分析方法,对裂纹扩展阻力曲线的参数进行标定,并分析裂纹扩展阻力曲线形式与含裂纹钢构件断裂模式的关系。结果表明:当构件初始裂纹长度大于临界值且钢材裂纹扩展阻力曲线呈上凸形时,构件发生韧性断裂;当构件初始裂纹长度小于临界值且阻力曲线呈上凸形时,或当阻力曲线呈水平直线时,构件发生脆性断裂。本文理论模型计算的最大载荷点裂纹扩展量与试验实测值吻合较好,验证了理论分析的准确性,可应用于钢结构构件的防断设计。     

劲性钢筋轻骨料混凝土压弯构件正截面受力性能的试验研究

本文通过九根压弯构件的破坏性能试验，对劲性钢筋轻骨料混凝土压弯构件的破坏形式、截面应变、轴村比对延性的影响等力学性能做以研究．证明了平截面假定．确定了破坏准则．绘出了不同轴压比的压弯构件的滞回曲线．为以后对劲性钢筋轻骨料混凝土结构的进一步研究，提供了有益的资料。     

钢管轻集料混凝土柱滞回性能影响因素研究

对钢管轻集料混凝土构件在水平往复荷载作用下的滞回性能进行了试验研究和有限元计算。分别以材料强度、轴压比和含钢率的变化为参数设计构件。混凝土本构模型采用修正后的塑性损伤模型,计算得到的各构件滞回曲线与试验结果对比,验证了模型的准确性。研究结果表明,钢管轻集料混凝土柱的破坏形态为钢管底部位置的局部鼓曲破坏,核心混凝土以受压损伤破坏为主;构件滞回曲线饱满,骨架曲线完整,表现出较好的滞回性能。核心轻集料混凝土强度、轴压比、径厚比和钢管强度分别对骨架曲线产生了一定的影响。各构件等效粘滞阻尼系数基本在0. 35左右,表现出了较好的耗能性能。     

腹板开孔冷弯槽钢梁直接强度法研究

直接强度法(direct strength method,DSM)是预测冷弯型钢受弯构件承载力行之有效的设计方法,该方法兼顾了构件发生畸变屈曲和局部-整体相关屈曲两种主要的屈曲破坏模式,计算过程相对简单,应用性强,应用范围广,具有较为广阔的发展前景。为了进一步完善腹板开孔冷弯型钢受弯构件DSM承载力设计公式,为我国《冷弯型钢结构技术规范》的新一轮修订及工程设计提供参考,对已有的360组腹板开孔冷弯槽钢梁的试验数据及有限元参数分析数据进行了整理,将数据结果与现行北美冷弯型钢结构设计规范(NAS)(2016)中腹板开孔冷弯型钢受弯构件DSM承载力设计公式曲线进行了对比。比较结果表明,对于绝大多数腹板开孔冷弯槽钢梁而言,NAS(2016)中DSM的承载力预测结果是偏于不安全的,其中对于发生以局部屈曲为主破坏的开孔梁的预测结果偏差尤为显著。最后,基于已有的试验结果、有限元参数分析结果和弹性屈曲临界应力求解方法,得到了适用于腹板开孔冷弯槽钢梁承载力设计的DSM修正公式。     

具有环向切口圆柱形杆的二次曲面坐标解

切口类缺陷是造成构件断裂破坏的主要原因之一，也是断裂设计的核心内容。文中提出了同环向切口相适应的二次曲面坐标，利用Ｇａｌｅｒｋｉｎ位移函数的演变形式导出了具有环向切口圆柱形杆的应力和位移分量。通过选取适当的位移函数，可以解决具有环向切口圆柱形杆的各种问题，从而为该类构件的安全设计和断裂设计提供依据，作为算例，还求解了具有环向切口圆柱形杆的扭转问题。     

采用板片构件的装配式木网壳结构设计

采用板片构件的装配式木网壳结构是一种以平面木板为主要构件的曲面网壳结构.平面木板构件通过数控切割技术加工得到,以其平滑的曲线轮廓塑造空间曲面造型.本文从构件、节点、布置形式方面阐明这类结构的设计理念,并通过具体的椭球形木网壳模型的设计与制作加以呈现.结果表明:采用板片构件的装配式木网壳结构具有加工精度高、节点设计简洁、...     

Q420钢板式加劲肋局部稳定试验与计算方法

板式加劲肋作为开口加劲肋中最基本的形式,主要以局部失稳破坏为主. 为研究开口加劲肋的局部稳定性能,分别设计了变化板肋厚度与高度两组Q420开口板肋加劲板试件进行轴压试验,并建立相应的有限元模型,得到板式加劲肋、三边简支板的局部稳定简化计算公式. 试验与分析研究表明：当板肋宽厚比小于16时,出现板肋与被加劲板的同时屈曲破坏,反之,则出现板肋的局部屈曲破坏. 随着板肋宽厚比的增大,试件极限平均应力逐渐减小,破坏时的失稳变形现象更明显. 采用构件中板式加劲肋所拟合的三次多项式曲线在相对宽厚比超过1.08后高于其他规范曲线,三边简支一边自由的简化模型所拟合的曲线在相对宽厚比超过1.32后高于欧拉曲线,在整个相对宽厚比范围内均高于我国钢桥规范与日本规范曲线. 采用构件中板式加劲肋拟合公式可以更精确地计算实际试件承载力;而采用三边简支板拟合的公式则有更高的安全冗余,推荐采用三边简支板拟合公式进行设计.     

基于权重系数的既有结构风灾易损性分析

目的研究一种新型损伤评价方法,对既有建筑在风灾作用下的破坏进行有效预测.方法笔者提出了一种基于构件权重系数评估结构在风灾作用下损伤程度的方法,在以往对结构整体易损性进行分析的基础上通过定义权重得到每个构件在整个结构中的权重系数.该方法用构件位移角和构件权重系数的乘积定义损伤指数,以结构整体损伤指数作为评价结构易损性的参数指标,进而分析结构的易损性.结果对于风速在40 m/s以下的风灾预测,笔者提出方法与传统方法所得结果一致,严重破坏和倒塌破坏的概率基本为零,轻微破坏和中等破坏的概率也相对较小;当风速超过40 m/s时,传统方法对轻微破坏的概率预测已经达到92%,而考虑权重系数后为72%.结论经与传统方法得出的易损性曲线对比,考虑权重系数的风灾易损性分析方法更贴近于实际.     

利用NURBS进行复杂形体的设计

从ＮＵＲＢＳ的有理基函数形式出发，对复杂形体的设计方法进行了讨论。综合ＮＵＲＢＳ的具体特点，提出了曲线曲面的设计及修改的一般过程，并导出了各种设计方法相应的数学表示形式及计算方法，全面地给出了基于ＮＵＲＢＳ的造型方法，展示了其优越的几何设计能力。     

混凝土框架柱塑性铰弯剪破坏的试验分析

通过一组钢筋砼框架柱构件抗震弯剪破坏的试验研究,对塑性铰区的几种破坏形态、主要破坏特征及其破坏条件,进行了深入的研究,讨论了构件塑性铰区主要破坏形态的分类标准,为混凝土框架柱的抗震适性设计提供了试验依据。     

COD参量在压力容器安全评定中的应用

本文通过爆破试验研究了带裂纹容器屈服发生发展机理和断裂参量在加压过程中的变化,按照COD设计曲线对各类缺陷进行了评定。指出:由于对亚临界缺陷COD值存在三个阶段(增加—冻结—增加),所以用这一设计曲线进行安全评定有一定局限性。     

我国压力容器缺陷评定规范中设计曲线的安全裕度

COD设计曲线是评定缺陷规范中的核心问题。为此,结合实例对比了中、英、日三国压力容器评定缺陷规范中COD设计曲线的安全裕度。     

云纹干涉法在压力容器断裂分析上的应用

本文介绍了贴片云纹干涉法对含有裂纹的压力容器变形测量的实验技术。同时测算出裂纹尖端附近区域弹塑性应变场，塑性区尺寸及ＣＯＤ值，并与理论计算值和四种ＣＯＤ设计曲线进行比较。数据表明本实验方法可行，实验结果可靠。     

考虑裂纹扩展的缺陷评定方法研究

美国ＥＰＲＩ提出的“裂纹推力图”方法，已逐步为工程界接受，但方法偏于繁杂，且费时多，精度不易保证。杨卫等用等效裂纹概念提出的“缺陷评定曲线”，克服了ＥＰＲＩ方法需依靠推力曲线族的繁琐，但还难于顺利地运用于扩展裂纹的缺陷评定。利用稳定扩展概念，建立的准确可靠的评定曲线，比ＦＰＲＩ评定方法省时省力且精度高，对于合理地进行压力容器等延性材料结构的缺陷评定，将起到一定作用。     

单试样COD阻力曲线试验技术

研究了以卸载柔度原理为基础的单试样ＣＯＤ阻力曲线试验技术。对裂纹长度的修正作了系统的研究。形成了一整套可供应用的软件。并对均质与非均质材料的ＣＯＤ阻力曲线的构成方法作了探讨。     

裂纹表面线性分布力作用下I型应力强度因子的解析解

对于I型裂纹,考虑到裂纹表面受线性分布约束应力作用,利用复变函数方法,从两个基本的解析函数出发,推导出应力强度因子(SIF)和裂纹张开位移(COD)的解析解.数值计算了3种形式的应力分布,即右梯形分布(情况I)、均匀分布(情况II)和左梯形分布(情况III).通过对3种形式的应力强度因子和裂纹张开位移进行对比,发现裂纹表面约束应力的分布形式和位置对应力强度因子和裂纹张开位移有很大影响;随着约束应力区远离裂纹中心,应力强度因子减小,而裂纹中心张开位移随之增大.     

焊接表面裂纹的工程评定

本文通过宽板拉伸试验,根据全面屈服准则和COD参量直接研完和评定了焊接构件中的表面裂纹。指出依据COD概念不能合理地评定和保证具有表面裂纹构件的安全性,而全面屈服准则是评定构件表面缺陷的有力工具。因为他不但保证构件具有不低于屈服限的强度,而且还具有良好的塑性。本文同时还详细地讨论了低温对表面裂纹极限尺寸的影响,     

张开型粘(弹)塑性界面断裂

研究张开型粘弹塑性界面断裂。用富里叶正、余弦变换及逐段定积分变换方法将边值问题的控制方程化为奇异积分方程组。解方程后计算了裂纹尖端塑性区尺寸及裂纹尖端张开位移COD。结果表明 :裂纹尖端塑性区尺寸和COD均随两种材料的最小屈服极限的增加而减小 ;COD随时间的增大而以先快后慢的速率增长。     

CODCr的分光光度法测定及综合效益分析

对CODCr分光光度法的准确性及方法精度进行了系统的研究，着重考察了分光光度法在工业废水和生活污水CODCr测定中应用的可行性，研究中发现测试结果存在对所选标准物的依赖性问题。根据实际废水复杂性特点，提出将高浓度废水作为综合标准母液，依次稀释并用传统标准法测定其质量浓度ρCODCr值，并测定其在610nm波长处的吸光度值，绘制出特种废水专用的工作曲线的改进方法。试验结果表明：改进后的分光光度法重现性好，与传统标准法有很好的一致性。比较了分光光度法与传统标准法的经济效益及环境效益，在单次测试中，分光光度法测试成本约为传统标准法的50％，其潜在的二次污染比传统标准法低得多。因此，经改进的CODCr分光光度法具有良好的应用前景，值得推广普及。     

埋地输油管道的断裂失效概率评估

利用Monte Carlo模拟方法编制了断裂失效概率的计算程序 ,并对某输油管道进行了实例计算。计算结果表明 ,R6通用曲线、R6附录 8的C Mn曲线、CVDA 84压力容器缺陷评定规范和KI 因子等 4种断裂判据在服役初期的差别微小 ,但在服役后期 ,它们之间的差别增大。在所有的参数中 ,初始裂纹深度、断裂韧性、流变应力和管道壁厚等参数对管道断裂失效概率的影响最大 ,选定的概率分布类型对失效概率的计算结果也有影响。利用水压试验方法可以明显地降低管道在运行时的断裂失效概率。