应力蒙皮的试验研究和有限元分析

稳定性是钢结构的一个突出问题。在各种类型的钢结构中,都会遇到稳定问题。对于这个问题处理不好,将会造成不应有的重大损失。以2010年广州亚运会体操馆工程为背景,研究悬臂带蒙皮钢板节点形式的蒙皮效应,与有限元结果对比。对比结果表明有限元分析可靠,继而用同样的方法将箱形截面梁改为工字型截面梁进行有限元拓展分析。分析表明,蒙皮可作为钢梁的侧向支撑,能够限制其平面外失稳。特别是对于工字型梁,在保证构件的整体稳定性的同时承载力也有所提高,效果明显。     

基于蒙皮效应钢梁的静力性能研究

采用数值试验的方法分析了基于蒙皮效应的钢梁在静力情况下的力学性能.给出了该新型钢梁的应力分布情况,并与H型钢梁、箱型钢梁的承载能力进行了比较.研究表明,相同跨度、相同质量的新型钢梁具有更高的承载能力,并且随着跨度的增加,合理设计的新型梁的承载力具有更加明显的优势.     

关于围护结构蒙皮效应的研究分析

我国轻型钢结构建筑的发展正面临着前所未有的大好机遇,蒙皮效应在钢结构设计中应用还不是很成熟,本文就蒙皮效应的原理和设计中如何应用进行了简述。     

骨架——蒙皮结构的有限元分析

本文讨论了骨架—蒙皮结构的有限元分析方法。推导了梁、壳(板)单元交界处的相容性关联转换阵,并在SAP5程序中得到了实现。最后,通过算例讨论了实际结构的不同简化模型对计算结果的影响。     

压型钢板剪力墙抗剪性能有限元分析

提出使用压型钢板组成剪力墙,对钢筋混凝土框架进行框剪抗震加固的方法,并对压型钢板剪力墙的抗剪性能进行有限元分析。结果表明,压型钢板板条间连接的剪力墙具有较好的整体性,抗剪延性好,可充分耗能;压型钢板沿肋向受压的剪力墙会发生面外鼓曲失稳破坏,其抗剪稳定承载力远小于沿肋向受拉时的承载力。对板材不同布置方案的极限抗剪承载力进行对比分析可知,压型钢板斜向45°布置且相邻板材连接时抗剪承载力性能最佳。     

高层钢筋混凝土结构考虑建造过程的收缩徐变效应

研究高层钢筋混凝土结构考虑建造过程的收缩徐变变形的结构分析理论及方法,采用较精确的弹性老化徐变理论的徐变公式,导出简单的超静定混凝土结构力和位移的本构方程,通过直接积分得出近似解析解,并和有限元法结合,建立了高层建筑考虑建造过程,收缩和徐变效应的计算模式,同时编制了对应的计算机程序（TBSCE）,可节省大量计算机内存和机时,文中给出了30层高层钢筋混凝土结构算例,计算结果表明,建造过程和收缩徐变效应明显,应引起工程界密切注意。     

波纹钢板管涵结构的有限元分析

运用有限元方法对某一钢板管涵进行分析,得到有关应力、变形的一些结论,可为工程设计提供一定的参考.在分析中,考虑了波纹钢板的正交各向异性材料特性和地基管涵结构的耦合作用.计算结果表明,管涵结构满足强度要求,考虑地基和管涵结构的耦合作用比较合理.     

预应力混凝土箱梁徐变效应的有限元分析

预应力混凝土收缩徐变一直是桥梁线形的一个重要影响因素,研究由徐变引起的上拱变化对线形影响是非常有意义的.文章提出了梁桥的收缩徐变计算表达式,分析徐变对单元的应力应变关系的影响,列出任意阶段混凝土徐变应变增量,最后以某高速铁路桥梁作为工程实例,分析了徐变效应对混凝土梁的影响.     

蒙皮支撑轴心受压构件静力性能的参数分析

利用有限元程序ANSYS对蒙皮支撑的钢构件进行了几何非线性有限元分析,分析结果与实验结果吻合良好,在此基础上对影响蒙皮支撑构件力学性能的主要因素,即蒙皮板的厚度、构件的开口方向及构件的间距等进行了参数分析.结果表明,蒙皮板厚度的增加不仅显著影响构件的承载能力,而且可明显减小蒙皮支撑柱在静力荷载作用下截面的位移和扭转;两种柱截面开口组合方式构件的变形基本一致,但开口相向的构件的承载力较开口相同组合方式的高一些;柱间距很小时,柱间距的变化到达屈服荷载时翼缘水平位移和截面转角有较大变化,但在实际工程应用范围内,柱间距的变化不会对蒙皮支撑柱的性能产生显著影响.     

打桩效应的有限元分析

通常打桩过程可以看作了圆柱形空腔体的扩张，并且假设扩张是处于平面应变状态，这－假设有明显的缺陷，本文提出用空间轴Ｂｉｏｔ固结有限元法对打桩过程进行模拟，计算结果与实测值较吻俣，说明该方法是有效可行的，在些基础上，、对打桩经起的地面隆起，桩周土的应用力、位移、邻桩应力等问题进行了计算研究，得一些初步的成果。     

膜式水冷壁换热系数的有限元分析

将有限元用于水冷壁的换热分析,计算了鳍片结构对换热的影响,探讨了用测量壁面温差法求取炉内向水冷壁换热的可能性。计算发现,有限元计算与目前中国采用的标准吻合得非常好,但是标准给出的鳍片中间点温度偏大。增大管节距时,鳍片吸热份额和最高温度升高;较大的厚度可以降低鳍片最高温度,提高吸热份额。壁面上两点温差可以表征水冷壁受热状况,炉膛向受热面的换热系数与温差呈较好的线性关系。对几台商业运行的循环流化床锅炉的水冷壁进行了有限元测量,将有限元结果与热平衡结果进行了比较,表明有限元测量方法比较真实地反映了实际情况。有限元方法测量结果呈现偏大的趋势,主要与鳍片和母材的根部焊接出现附加热阻有关。     

钢纤维混凝土薄壳护坡结构的有限元分析

采用有限元方法对平原水库土坝新型钢纤维混凝土薄壳护坡结构进行了分析,研究了冰盖层对新型薄壳护坡工程的作用,分析了各种工况下薄壳护坡的应力分布规律,为优化薄壳护坡结构设计提供了科学依据。     

基于有限元的无保护层钢结构柱抗火分析

采用大型有限元软件M SC.M ARC.M en tat,对具有轴向约束且无保护层的钢结构柱进行了非线性有限元分析,研究了不同轴向约束对钢结构柱抗火能力的影响,给出了典型约束钢结构柱的有限元网格划分和受压后的变形图,以及不同温度、不同约束刚度情况下的荷载-位移曲线,有限元数值模拟结果与试验进行对比,吻合较好.研究表明:室温下,轴向约束有利于提高柱子的极限承载能力,但在高温情况下,约束刚度的大小对柱子的抗火承载力却具有负面影响,轴向约束的提高降低了高温下柱子的极限承载力,并降低了柱子的极限温度承载力;在温度达到450℃之前,由于钢材的弹性模量改变与构件热膨胀而导致承载力的降低,温度超过450℃之后,弹性模量与屈服极限的折减,以及构件热膨胀所导致的约束反力共同作用使得构件更早失效.     

门式刚架端板连接节点承载性能的有限元分析

为提高门式刚架端板连接点的可靠性,基于有限元法,建立了螺栓预拉力的三维有限元模型,分析门式刚架端板连接Γ形梁柱节点的力学性能,得到不同端板厚度和节点构造形式。结果表明:端板竖放比端板横放节点有更高的承载能力和刚度,但端板竖放时对螺栓的受力及强度要求较高,对连接处的整体强度不利,易造成螺栓强度不足,故建议采用端板横放节点构造形式。该研究为门式钢架端板的工程应用提供了参考。     

钢筋混凝土板的有限元分析

本文采用有限元法对钢筋混凝土板建立三维分层模型和三维分离模型并进行计算,将实验结果与常温下的三维分层模型以及分离模型的计算结果进行了对比;同时对比了相同条件下常温与高温混凝土板变形情况,以及高温下两种模型的变形.得出：工程应用中,在误差允许的范围内,优先考虑用分层模型来模拟钢筋混凝土板和温度载荷对钢筋混凝土板变形有很大影响的结论,从而为进一步进行钢结构的整体分析提供了依据.     

基于压电致动器的有限元分析

由于压电智能结构装置变得越来越复杂化和多样化,给智能结构的设计和优化分析带来困难．为了定量地分析影响执行器与结构材料之间变形传递关系的因素,使用有限元商业软件成为一种方便快捷的途径．使用专用的有限元软件建立单面粘贴压电元件悬臂梁的模型,通过计算分析粘接层和压电层性质(弹性性质和厚度)对执行器与结构材料之间变形传递关系的影响．     

压力传感器线性度的有限元分析

为了对衡阳钢管厂轧机的轧制力进行实时监测,设计了一套压力传感器.设计了由轧机的结构和工作条件决定的传感器结构,并对其进行标定(压力范围为0～5.88×105 N),得到了传感器弹性元件的线性度,并采用有限元法对其线性度进行分析.利用有限元法不仅可以得到弹性元件应变随压力变化的分布特性,确定最大应力区的位置,还可以通过考虑最大应变及应力集中,确定帖片位置,预测用实验仪器无法测试的压力范围 (0～2.45×106 N)内应变随应力的变化趋势.对实验结果与有限元分析结果进行比较,并对曲线趋势进行预测,结果表明所设计的压力传感器线性度好,能满足使用要求.     

冷弯薄壁卷边槽钢柱弹性畸变屈曲数值分析

随着高强冷弯薄壁型钢在建筑业中的大规模应用,使得构件畸变屈曲的出现可能先于板件的局部屈曲,成为构件失效控制模式。畸变屈曲的破坏机理不同于局部屈曲,其弹性屈曲应力计算过程也大相径庭。现有畸变屈曲临界应力的计算公式异常复杂,在设计中可以借助数值分析的方法进行计算。有限条方法和有限元方法是常用的两种数值分析方法,采用有限条方法和有限元方法计算了冷弯薄壁型钢柱构件弹性畸变屈曲应力和屈曲半波长度,对比研究发现二者结果非常接近,均可用于分析柱试件的弹性畸变屈曲。     

基于动态仿真的副变速器箱体有限元分析

针对副变速器的破坏情况，在各个不同的工况下，对其进行动态分析，并建立动力学模型。根据通过计算得出的主变速器输出轴输出转速、径向跳动量以及水平跳动量来验证模型的正确性。在低速重载工况下，得出副变速箱箱体结构点的瞬态受力曲线，并以此曲线作为后续瞬态有限元分析的载荷输入。对副变速器箱体分别进行模态和瞬态的有限元分析，得出副箱箱体的各阶固有频率、等效应力云图，确定箱体的结构危险点，从而得出结构危险点的瞬态应力曲线、变形曲线。提出箱体结构的改进方案，并把改进方案与原方案进行对比分析，验证改进方案的合理性。改进后的产品已通过机械标准JB／T8582．3—2001台架试验。