偏心受压桁架式钢骨混凝土柱正截面受力性能分析

为弥补钢桁架内置混凝土结构在建筑方面应用的空白,设计制作4根大偏心受压桁架式钢骨混凝土柱,通过静载试验考察破坏过程及形态,研究试件的裂缝分布、变形、开裂、屈服和极限载荷等,并利用有限元计算模型分析试验结果,通过引入强度增大系数,推导出试件柱受压承载力公式.结果表明:4根柱均发生大偏心受压破坏,随着偏心距的增加,偏心受压柱受拉区先出现横向水平裂缝,随后受拉角钢和受压角钢相继发生屈服,最终受压区混凝土破碎;构件的破坏过程与有限元模拟结果较为吻合;试件柱受压承载力计算结果与试验实测值相近.     

输电铁塔单变双拼角钢转换节点承载力研究

鉴于输电铁塔单变双角钢转换节点基础理论和设计规范的欠缺,开展单变双角钢转换节点承载力的数值仿真和设计理论研究。对工程常见构型的单变双角钢转换节点进行有限元建模及其仿真计算分析,探究该节点在受拉、受压荷载条件下的受力机理和破坏模式,以此获得转换节点各部件(上单角钢、下双拼角钢、上下靴板以及水平过渡板)匹配设计基本原则,为提出设计推荐公式提供重要依据;基于屈服线法理论提出单变双角钢转换节点整体承载力设计推荐公式,并借助"塑性分析,弹性设计"的思想对承载力的预测考虑合理的安全储备,便于工程设计;采用屈服线法设计公式和现行相关设计公式对相同构型的单变双角钢转换节点分别进行承载力计算。对比结果表明,屈服线法设计公式计算结果与有限元仿真最为接近,平均相差仅为0.82%,能较好地反映单变双角钢转换节点的整体承载力。研究成果可对现行设计规范及理论提供参考。     

基于扩展有限元的双锚受拉破坏形态分析及试验研究

目的 研究双锚在受拉荷载作用下的受力性能,为双锚在实际工程中的应用以及数值模拟方法提供参考依据.方法 基于ABAQUS平台,应用扩展有限元数值模拟方法,通过二维建模方式对双锚在不同埋深下的受拉破坏形态、极限承载力及裂纹扩展情况进行模拟分析,并进行同条件下的双锚受拉试验,与扩展有限元模拟结果进行对比.结果 埋深70 mm...     

层间强度对三维打印混凝土裂纹扩展的影响

为了探究不同层理面强度下3D打印混凝土的破坏过程及其对裂纹扩展情况,利用ABAQUS有限元分析软件,采用全局嵌入零厚度的cohesive单元的方法,研究在三点弯曲条件下层理面强度对3D打印混凝土裂纹扩展的影响。研究结果表明：层理面的存在影响了裂纹的扩展方向及过程。当层理面强度越弱时,会在层理面处出先起裂,产生沿层理面方向的横向裂纹,横向裂纹扩展会抑制纵向应力的传播,导致预制裂纹的尖端出现应力集中。由于裂纹不仅需要沿纵向延伸,还需要沿着层理面方向延伸,因此层间粘结越薄弱,所需要的荷载也越大。裂纹穿过层理面的穿层破裂主要是拉张破坏,沿层理面的顺层破坏为拉剪混合型破坏。层理面的存在会让裂纹断续延伸呈现不规则的扩展,揭示了层理面强度对裂纹扩展过程的影响。     

焊接结构纵向及横向表面裂纹扩展特性有限元数值模拟

基于有限元方法和两对Paris疲劳裂纹扩展公式,考虑裂纹表层对裂纹扩展的阻碍影响,研究拉伸载荷作用下平板表面裂纹和对接接头纵向及横向表面裂纹扩展特性.结果表明:对接接头纵向表面裂纹在裂纹初始扩展阶段迅速向极扁长型发展,最终形状为扁长型;平板表面裂纹与对接接头横向表面裂纹扩展规律相似,在裂纹初始扩展阶段迅速向极近半圆形发展,最终形状为近半圆形;在裂纹扩展过程中,对接接头纵向表面裂纹长度方向上的扩展快于平板表面裂纹和对接接头横向表面裂纹长度方向上的扩展.     

基于ANSYS的输电铁塔抗风加固研究

为解决某些输电铁塔因设计时间较早或环境变化等原因已无法满足安全使用要求的问题,文章采用一种使用钢板和抱箍夹具的加固方法对铁塔主柱角钢加固,该方法无需对原塔材拆卸或打孔,且加固效果显著.采用有限元软件ANSYS建立其数值模型,与试验结果进行对比验证.研究该加固方法在某工程双回路直线塔中的加固效果,并对其进行参数分析,考察加固钢板的宽度、厚度、屈服强度及加固钢板与原主柱角钢间的初始间隙等因素对加固效果的影响.结果表明:加固钢板与主柱角钢间的初始间隙对加固效果的影响较为显著,且间隙值越大,承载能力越低.该加固方法施工简便、安全,能有效提升铁塔主柱角钢的极限承载力,可应用于输电铁塔的加固.     

随机点蚀对Q460等边角钢抗拉性能的影响

为了揭示点蚀损伤对构件破坏模式和极限承载力的影响机理,完善腐蚀角钢构件的力学性能评估体系,基于腐蚀试验数据和数值模拟,提出针对随机点蚀角钢构件的有限元模型构建方法,研究腐蚀损伤体积、蚀坑尺寸和蚀坑分布位置对Q460点蚀等边角钢构件极限抗拉承载力的影响,并根据其极限抗拉承载力劣化规律,采用非线性回归的方式拟合了点蚀角钢极限抗拉承载力的折减公式.结果表明,随机点蚀角钢的极限抗拉承载力退化整体上与腐蚀损伤体积呈正相关,蚀坑半径和蚀坑分布位置对承载力的影响较小,但蚀坑深度和蚀坑分布范围的影响不容忽视,拟合的点蚀角钢极限抗拉承载力的折减公式较刚度折减法和厚度折减法误差更小,准确度较高,可见其适用于点蚀角钢构件极限抗拉承载力的计算,可以应用到实际工程分析中.     

Q420等边角钢输电塔腿轴压试验研究及数值分析

为充分认识Q420高强角钢在实际输电塔架中的受力性能,对使用Q420高强角钢作为输电塔架塔腿的子结构进行了抗压试验研究。本文基于试验研究成果,考虑了试件加工及试件安装的初始缺陷对Q420高强角钢的影响,对塔腿子结构进行了有限元数值分析研究,系统探讨了塔腿子结构中Q420等边角钢的应力分布、变形特征与破坏模式、极限承载力等指标。研究结果表明:数值分析结果与试验结果具有很好的吻合程度,尤其在承载力方面,两者相差仅5%~10%;子结构中的高强角钢受压后均呈现出弯扭的失稳形式,且承载力远高于GB50017-2003《钢结构设计规范》限值,建议输电塔设计时考虑整体效应对Q420高强角钢承载力的影响。     

基于塑性损伤模型的三点弯曲梁裂缝扩展规律研究

为研究冲击荷载作用三点弯曲梁动态破坏规律,采用塑性损伤模型,运用拉格朗日算法模拟了含偏置裂纹三点弯曲梁在冲击荷载作用下的动态破坏过程,通过与已有研究结果比较验证了该模拟方法的准确性。研究结果表明:横向偏置裂纹位置对裂纹扩展倾角和破坏总时长均有影响,裂纹扩展倾角、试件破坏总时长随着横向偏置裂纹与加载点间距离的增加而先增大后减小;横向偏置裂纹宽度对裂纹扩展倾角有影响,对试件破坏总时长无影响,偏置裂纹宽度越大,裂纹扩展倾角也越大;纵向偏置裂纹长度对裂缝扩展没有影响;纵向偏置裂纹的位置对裂纹扩展倾角无影响,对试件破坏总时长有影响,当纵向偏置裂纹与加载点间距离的增大时,破坏总时长也增大;偏置裂纹高度对裂纹扩展路径有影响,当偏置裂纹高度增加时裂纹扩展倾角减小;弹性模量取值对裂纹扩展路径无影响但对破坏时长有影响,总时长随着弹性模量的增大而增大。     

混凝土梁侧锚固钢板受压屈曲特性的数值模拟

采用ABAQUS软件进行参数分析,研究了梁侧锚固钢板加固混凝土梁中钢板屈曲特性受不同屈曲限制措施的影响及其变化规律.结果表明:受压钢板屈曲特性对初始几何缺陷不敏感;增大钢板厚度能提高试件屈曲承载力;减小钢板受压区螺栓间距和配置截面更大的纵向加劲肋不仅能有效提高屈曲承载力,还能有效约束侧向起拱;配置横向加劲肋对提高屈曲承载力无明显效果;纵向加劲肋对屈曲承载力的加强效果可分解为加劲肋自身屈服承载力及其对受压钢板的屈曲约束两部分,并可通过拟合公式较准确地进行计算.     

用高速钢W18Cr4V扁锭锻造方坯时内部裂纹的研究

在微机上采用刚－粘塑性有限元分析法对高速钢锻造过程进行了模拟研究，发现纵向裂纹主要是由于锻造过程中双鼓形的存在，使锻平时横截面内出现较大横向拉应力，其数值超过坯料强度而形成的。据此提了合理工艺参数和改进锻造工艺的措施，有限元分析结果与实际相符。     

高速列车钢轨硌伤致损机理有限元分析

钢轨长时间暴露在自然环境中,经常受到硬物撞击,表面出现不同形状的硌伤,在局部区域出现应力集中,影响钢轨应力分布,严重时引发轮轨滚动接触疲劳,威胁铁路的行车安全。利用有限元软件ABAQUS建立含不同尺寸初始硌伤形状的钢轨模型,研究硌伤对钢轨残余应力、塑性应变累积和裂纹扩展的影响。结果表明,硌伤坑边缘隆起,出现拉应力状态,残余应力呈环形分布,最大等效塑性应变总是出现在硌伤坑底部;循环载荷作用下,塑性应变累积的速率较小,沿加载方向的硌伤坑形貌明显变宽;在不同初始裂纹方向下,轨头的裂纹扩展可分为沿坑壁横向扩展、沿深度纵向扩展、横向和纵向混合扩展3类;对于圆锥形、球形、楔形硌伤,60°初始裂纹扩展速率最快; 3种硌伤形貌中,圆锥形硌伤最危险。     

单角钢轴压承载力试验对比及理论分析

国外线路工程按照ASCE 10-97设计,EPRI及SERC铁塔测试中心发现用该规范设计的铁塔失效概率为23%;而按照国标杆塔规范设计的输电塔经济指标过高。因此,有必要开展单角钢的轴压承载力试验,进一步提出合理的单角钢承载力设计方法。本文选取18根单角钢进行轴压承载力试验及有限元分析,考虑所用刀铰装置的有效计算长度系数,确定单角钢的轴压稳定承载力。随后,提出一个综合考虑长细比和宽厚比的轴压稳定承载力计算公式,并验证了其适用性,为国外线路工程杆塔设计提供可靠的依据。     

双角钢插入式基础转角塔预偏控制的计算

云南至广东±800kV直流输电工程13标,全线转角基础全部采用主材双角钢插入式基础。结合现场实际情况,介绍了转角塔角钢插入式基础在考虑铁塔预倾斜情况下基础预偏后的根开、坡度、高差的计算过程,以及插入式角钢坡度和根开的调整计算方法,在今后的类似工程中具有参考价值。     

基于相互作用积分方法的裂纹扩展分析

使用传统有限元方法对裂纹扩展问题进行分析时,裂尖奇异性是首先必须要面对的问题,其次裂纹扩展的方向、长度与模型的网格密切相关.本文通过建立一个不完全依赖于网格的模型来分析裂纹扩展问题,利用相互作用积分方法来求解裂尖参数,积分方法可以一定程度上消除奇异性影响,从而避免了裂纹尖端的奇异性对网格划分的苛刻要求.采用相互作用积分法则求解裂纹尖端的应力强度因子,由最大周向拉应力理论来判断裂纹的扩展方向.模拟裂纹扩展的过程中,只对涉及扩展区域的网格进行重新剖分来获得最终的扩展路径以保证计算的精度.最后通过I型裂纹扩展、带孔板裂纹扩展及受压裂纹扩展等几个典型算例与参考文献进行对比,证实了本文方法具有良好的可靠性,并展示了在多种破坏模式下方法的适用性.     

角钢塔典型节点受力性能有限元分析

【目的】研究角钢塔主斜材典型节点的受力特征。【方法】对角钢塔典型节点在有无辅材角钢及不同辅材角钢厚度、连接板厚度、螺栓间距等参数下的受力性能进行有限元分析,研究当紧固力矩为300 N·m时角钢塔节点在拉剪作用下的应力分布云图、极限承载力和破坏形态,并将典型工况的模拟结果与试验结果进行有效对比,验证有限元方法的有效性。【结果】有限元模拟结果与试验结果吻合良好,模拟得到的极限承载力和破坏形态与试验结果相近。【结论】增加连接板厚度可提高节点的极限承载力;增大辅材角钢厚度对提高节点承载力的作用不大,但有利于增强节点的初始刚度;螺栓间距对节点承载力有显著的影响,过小的螺栓间距易造成应力集中并降低极限承载力,建议最小螺栓间距应不小于3倍螺栓直径。     

陡峻山区输电铁塔结构风荷载分布特性分析

风害是导致陡峻山区输电杆塔损伤的重要因素,分析陡峻山区输电铁塔结构风荷载分布特性,为研究陡峻山区输电杆塔故障机理提供精准数据支持.以山区酒杯型输电杆塔为研究目标,依据其几何参数与物理参数,使用参数化设计语言APDL编写输电杆塔特征参数模板后,利用有限元软件Ansys构建输电杆塔参数化模型.在输电杆塔有限元模型内,模拟不同风荷载情况并使用数学计算方式计算山区输电杆塔受风压情况,得到铁塔结构风荷载分布特性.实验结果表明：山区输电杆塔最大正应力和负应力为轴对称关系;不考虑输电杆塔自身重量情况下,测试点与地面距离越近,其受风力荷载时的位移数值越小,对称测试点间的轴应力数值越小;输电杆塔测试点位置越靠近地面,其纵向荷载数值越高,受风速和风向角影响越小.     

突发灾害下的输电铁塔应急安全检测机器人的结构设计

针对突发灾害下输电铁塔的损坏情况和目前对输电铁塔进行安全检测的需求,设计了一种突发灾害下的输电铁塔应急安全检测机器人,该机器人由行走越障装置和检测装置两部分组成.主要介绍了机器人的整体机构设计和各个机构的工作原理,并分析了机器人的运动过程.该机器人可以在输电铁塔上自主上下攀爬,遇到障碍物时可自主翻越,检测设备可以对输电铁塔的角钢进行安全检测.通过Pro/E仿真模拟和慧鱼模型制作试验,证实该机器人具有良好的工作性能.     

输电线路铁塔锈蚀塔腿补强措施及仿真计算

输电线路铁塔塔腿锈蚀问题现已严重影响到输电线路安全稳定运行.为此,利用ANSYS有限元分析软件针对已锈蚀铁塔主材建立了桁架混合模型,对已锈蚀塔腿主材在最恶劣运行工况下的受力情况进行了计算,由计算结果提出了一种新型加固方案—分解加固法,并以加固补强后的铁塔为基础重新建立了仿真计算模型,对补强后铁塔的应力强度及整体稳定性进行了分析,验证了该种加固补强方案在力学性能方面的可行性;同时从施工周期、施工难易程度、以及经济性方面与传统的铁塔加固补强方案进行了对比,所提出的的新型补强方案均明显优于传统方案.     

纵向受拉钢筋锈蚀钢筋混凝土梁的抗剪性能

对纵向受拉钢筋锈蚀钢筋混凝土梁的抗剪性能展开实验研究.实验梁根数为12根,实验变量为纵向受拉钢筋锈蚀程度以及剪跨比(a/d),采用电化学加速法模拟纵向受拉钢筋锈蚀,并通过3点加载实验调查锈蚀钢筋混凝土梁的抗剪性能.实验结果表明,纵向受拉钢筋锈蚀导致的粘结退化会引起锈蚀梁的承载机制发生变化,最终影响到梁的抗剪承载力.具体表现在:锈蚀引起主斜裂缝向加载点移动,"拱机制"增强导致混凝土承担剪力增加,但和主斜裂缝相交的屈服箍筋数量减小导致"桁架机制"承担的剪力下降.上述承载机制迁移现象不仅与纵向受拉钢筋锈蚀程度有关,同时也受剪跨比的影响.