变截面门式拱架轻钢结构承载性能的有限元分析

考虑不同跨度和矢跨比对门式拱架结构承载性能的影响,利用有限元软件Ansys建立了变截面门式拱架轻钢结构的模型,计算结果与普通变截面门式刚架进行比较,在此基础上总结了门式拱架轻型钢结构体系的承载性能特点,并通过模型试验对分析结果进行验证.     

六点支承单层玻璃板抗弯承载性能试验

为设计玻璃幕墙结构中的六点支承玻璃板,研究其在面外均布荷载作用下的抗弯承载性能,进行了试验模拟和有限元计算。使用工程中常用的玻璃板材料和紧固件,按照工程实际的安装和支承形式,通过人工施加平面外均布荷载,测量了试件的应力和挠度。试验结果表明,玻璃板的应力和挠度均随着荷载的增加而线性增加,中孔边应力为玻璃板的控制应力,最大挠度在跨中附近,厚板承受面外均布荷载的能力较强。未考虑大变形的有限元计算结果与试验结果吻合相对较好。     

钢结构构件抗断裂分析理论与实用方法研究

结构钢材的韧性随温度降低而下降,其破坏形态也由塑性屈服向脆性断裂转变,构件的承载力也由强度控制变为材料的韧性控制.本文以裂纹尖端张开位移(CTOD)为指标试验研究了钢结构低温断裂行为,并提出了基于CTOD指标的钢结构防脆断设计方法.研究表明,该方法以考虑裂纹扩展而提高部分的最大承载能力作为构件的承载力,引入了温度和厚度对钢材断裂韧性的影响,通过裂纹扩展量的参数使设计方法与试验结果相吻合.     

单层网壳在高温状态下的整体稳定承载力分析

在对单层网壳火灾升温下非线性分析原理总结的基础上,通过对约800例4种常见形式的单层球面网壳结构(K8型、短程线型、施威德勒型及联方型),在设置不同几何参数的条件下,进行了整体不均匀升温、局部高温下的双重非线性有限元全过程分析,得到了其弹塑性稳定承载力的计算结果.并通过数学回归得到了火灾下单层网壳结构弹塑性稳定承载力计算表达式,给出单层网壳结构的实用抗火设计方法.     

铝合金梁中腹板剪切屈曲的设计方法

针对铝合金梁中可能出现的腹板剪切屈曲,通过有限元方法研究了铝合金受剪板件的稳定性.利用已有试验结果验证了有限元模型;研究了影响铝板剪切屈曲的各种因素:腹板宽厚比、加劲肋间距、材料热处理类型、梁端是否有封头肋板;并给出了铝板剪切屈曲的临界屈曲强度和屈曲后强度的计算方法.结果表明:该公式可以得到准确而偏于安全的结果,适用于铝合金梁受剪板件局部稳定性的设计.     

端板连接高强度螺栓受力特性试验研究

为研究钢结构梁柱外伸式端板连接中摩擦型高强度螺栓的受力特性,对5个不同构造的试件进行了试验研究,并且采取特殊方法测量了螺栓的拉力分布状态,研究了端板厚度、螺栓直径等因素对螺栓受力特性的影响．试验结果表明：受拉区螺栓同时承受拉力和弯矩,螺栓与端板的相对强弱决定了螺栓承受弯矩的大小,不同的节点计算模型则适用于不同的节点构造．最后根据试验结果对外伸式端板连接节点提出了设计建议．     

隐式单索夹持式玻璃幕墙承载性能的试验

为研究预应力、玻璃刚度、耐候胶及套管对隐式单索夹持式玻璃幕墙承载性能的影响,进行了试验研究。并在各级预应力以及安装玻璃后施加平面外荷载的条件下研究体系的承载性能,同时进行测试来比较打胶及设置套管前后的承载性能差异。此外,还获取了预应力、玻璃刚度及荷载条件下体系的自振频率。试验结果表明:平面外荷载越大,增加钢索预应力对降低体系变形的作用越小;玻璃自重对体系的自振频率影响远大于刚度的影响;耐候胶及套管对承载性能的影响较小。     

夹板式单层玻璃板面外受弯承载性能试验研究

为了了解不同类型夹板约束玻璃板和点支式在面外载荷作用下受弯的全过程中,应力和位移的发展以及极限破坏载荷,以试验为基础,结合有限元方法,对该类玻璃板进行了研究,并给出了玻璃板载荷位移以及最大主应力载荷的全过程曲线:比较了夹板约束玻璃板和点支式玻璃板受力性能的不同;通过试验数据验证了有限元方法应用于玻璃板承载力验算的有效性.试验表明,夹板式玻璃板和点支式玻璃板在面外受弯下位移和应力与面外载荷是线性关系;对于相同的玻璃板,节点连接方式不同,其破坏载倚可能有较大的差别;将节点区最大应力作为整体最大应力的控制点是合适的.     

Three-Dimensional Stress and Stress Intensity for Tensioned Flat Plates with Edge Cracks

The stress in the thickness direction is an important factor influencing the fracture behavior of structural members. A stress σy tensioned flat plate with edge cracks is widely used as an analysis model. The stresses σx and σy for the plate model can be acquired from Neuber＇s solution. However, the solution is applicable only for a perfect plane stress or plane strain state. As a consequence of the thickness of the plate a three-dimensional （3-D） stress state will arise near the crack tip, resulting in a variation of the distribution of σx and σy stresses. A full analysis for the 3-D stress fields for a tensioned flat plate with edge cracks has been therefore carried out. The results show that the 3-D stress field near the crack tip is mainly determined by two factors： the thickness of the plate and the curvature radius at the crack tip. A further analysis has been carried out for the stress intensity near the crack tip. In this paper we give some equations matching to the 3-D stress and stress intensity, which describe precisely the stress state near the crack tip, and which can be applied effectively in engineering analysis.     

半刚性端板连接多层钢框架的Push-over分析

由于缺乏计算理论和方法,大多数半刚性节点按刚性节点进行设计,对结构的静力分析、抗震性能等各方面的设计计算的影响很大.本文采用有限元分析方法,将半刚性连接节点视为弹簧单元,通过通用有限元软件Sap2000对一个半刚性端板连接的多层钢框架建立有限元模型并进行了模态分析、反应谱分析和Push-over(静力弹塑性)分析.结果表明,采用了半刚性端板连接的钢框架结构,相对于理想刚接的情况,结构在多遇和罕遇地震作用下结构的抗震性能明显变化.