6082-T6铝合金构件及其超大跨空间结构的受力性能与设计方法

针对6082-T6铝合金,从材料力学性能、轴压与偏压构件稳定承载力、受弯构件受力性能方面进行了系统试验和数值仿真研究;建立了国产铝合金构件试验数据库,评估了中、欧、美规范及DSM、CSM共5种设计方法的可靠度水平;对6082-T6铝合金圆管及泡沫铝填充复合管开展侧向冲击试验与数值仿真研究,提出了构件动态响应计算方法,并建立了冲击下构件变形的预测方法;针对超大跨度铝合金巨型网格结构开展了探索性研究,提出了适用于超大跨度结构的新型节点形式及稳定受力性能分析。研究成果将对6082-T6铝合金构件及结构在工程中的推广应用、提升结构的承载与抗冲击防御能力提供依据与技术支撑。

标准引领我国钢结构工程高质量发展--《钢结构通用规范》编制概况及重点内容解读

《钢结构通用规范》(以下简称《钢规》)是住房和城乡建设部按照国家工程建设标准体制改革而设立的38本全文强制性工程建设规范之一。《钢规》由哈尔滨工业大学和中国建筑标准设计研究院有限公司联合主编,自2016年4月启动编制,历时近5年时间编制完成。《钢规》编制组顾问委员会由中国工程院院士、重庆大学周绪红,中国工程院院士。

以结构设计大赛为平台的以赛促学教学模式研究

大学生结构设计大赛是全国范围内土木工程领域参与度最广泛、专业性较强的赛事。为丰富土木工程专业学生的实践教学内容,提升学生创新意识、团队协作和工程实践能力,对土木工程专业以赛促学教学模式进行研究,论述以赛促学教学模式推广的可行性和优势,建立了清晰的以赛促学教学模式框架。同时,详细分析了各个教学环节的内容及要点,并对以赛促学教学方法进行了小范围的实践尝试,获得了较好的教学效果,表明以赛促学教学模式的可行性。其思路和成果可为类似教学模式实践提供参考。

强震作用下球面网壳动力强度破坏研究

为全面认识壳结构塑性发展全过程,以单层K8型球面网壳结构为例,采用ANSYS程序专有的Pipe20单元,对网壳结构的塑性内力重分布、网壳杆件进入塑性比率、杆件截面进入塑性程度、构件塑性变形、结构塑性位移、结构关键节点位移等随地震加速度幅值的全过程响应进行了全面分析.获得了对球面网壳结构有关塑性发展和动力强度破坏行为的认识,较完整地建立了网壳结构高烈度强震分析的实用方法.

冲击荷载下凯威特型球面网壳的失效模式及其判别方法

应用ANSYS/LS-DYNA建立60m跨度凯威特型球面网壳(扇形三向网格单层球面网壳)与圆柱形冲击物的数值模型并展开分析。依据网壳的动力响应,提出顶点竖向冲击荷载下网壳结构的四种失效模式,但动力响应及失效模式与冲击初始条件间缺乏规律性。对冲击的特点及网壳动力特性的分析则发现:以顶点响应速度(一次冲击结束时刻网壳顶点的速度)为自变量时,网壳最终动力响应呈现很好的规律性,并且可以依据顶点响应速度对网壳的失效模式进行判别。最后鉴于网壳受冲击荷载的数值模型建立困难且计算繁琐,提出获取顶点响应速度的理论计算方法,且理论结果可以替代数值结果进行失效模式的判别。达到了由冲击初始条件经简化的理论计算判别网壳失效模式的目标。其中理论方法的核心是网壳冲击区范围的确定与冲击区折算质量的推导。

碗式半刚性节点网壳弹塑性稳定分析

碗式节点(Socket-joint)具有一定的抗弯承载力,是一种典型的半刚性节点,也是一种新型的大跨空间结构节点形式.为能够较准确地得出碗式节点的弯矩-转角曲线,使用有限元软件ANSYS对其进行数值模拟,研究了碗式节点的弯曲刚度特征,得到节点的弯矩-转角曲线.在此基础上,研究了40m的K8型半刚性节点的单层球面网壳的弹塑性稳定性能,分析了网壳在矢跨比,节点的弯曲刚度,网壳分频数等参数变化的情况下,网壳极限承载力的变化规律.通过参数分析,较为全面掌握了碗式半刚性节点单层球面网壳的稳定性能.

半刚性节点单层球面网壳的弹塑性稳定性分析

为了研究半刚性节点单层球面网壳的稳定性能,提出其适用的分析方法,利用大型有限元软件ANSYS建立螺栓球节点的实体模拟方法和半刚性节点单层球面网壳的数值模型.通过试验数据与数值分析结果的比较,证明方法的可行性,进而模拟工程中常用的螺栓球节点,求得其弯曲刚度,对30 m跨度的螺栓球节点单层球面网壳进行稳定性分析.结果表明:节点的弯曲刚度不同时,网壳的稳定性能及其失稳模态变化明显;节点的扭转刚度和节点域不同时,网壳的稳定性能基本没有变化;荷载分布不同时,网壳的稳定性能发生改变.节点的弯曲刚度和不同的荷载分布形式是影响单层半刚性球面网壳稳定性能的重要因素.

考虑杆件初弯曲的单层球面网壳稳定性能

基于通用有限元软件ANSYS及自编的前后处理程序,针对是否考虑杆件初弯曲的单层球面网壳结构进行对比分析.采用随机缺陷模态法进行了考虑杆件初弯曲的2800余例K8型单层球面网壳的弹塑性荷载-位移全过程分析,掌握了弯曲角度、幅值随机变量对网壳稳定性能的影响规律.论证了一致缺陷模态法和特征缺陷模态法计算杆件初弯曲对网壳极限承载力影响的适用性.提出了适用于计算考虑杆件初弯曲影响的网壳极限承载力修正的一致缺陷模态法.采用修正的一致缺陷模态法进行了300余例考虑杆件初弯曲的K8型单层球面网壳的弹塑性全过程分析.结果显示:采用修正的一致缺陷模态法可以计算考虑杆件初弯曲的单层球面网壳极限承载力的最小值.杆件初弯曲能够降低单层球面网壳的极限承载力,并改变其屈曲模态和塑性发展分布.当最大允许初弯曲为杆件长度的1/1 000时,网壳极限承载力最大下降5%以上;当最大允许初弯曲为杆件长度的2/1 000时,网壳极限承载力最大下降10%以上.

考虑杆件失稳影响的网壳结构稳定性研究

为了解和掌握杆件失稳对网壳稳定性的影响,指出判别网壳结构杆件失稳的关键问题并提出杆件失稳的判别方法。采用有限元软件ANSYS及自编的前后处理程序对已有网壳试验进行对比分析,得到模型结构的全过程响应、杆件失稳的判断结果和杆件失稳对结构的影响,分析结果符合已有试验结果。并以Kiewitt8型球面网壳为例,分析网壳结构杆件失稳特征及在网壳结构中的传播规律。同时,在考虑杆件稳定性的基础上,考察材料非线性、初始几何缺陷以及杆件挠曲二阶效应和挠曲失稳对杆件稳定性和网壳稳定性的影响规律。结果表明提出的方法可以有效地判断网壳结构杆件的稳定性,杆件失稳及其传播将直接影响结构稳定性。

半刚性节点单层球面网壳结构的抗震性能及其设计方法

由单根或多根螺栓现场拼装而成的半刚性节点单层球面网壳逐渐受到工程设计人员及一些学者的关注。这种节点具有一定的弯曲刚度和扭转刚度,是介于刚接和铰接节点之间的一种半刚性节点。利用文献中的弯矩-转角曲线对凯威特型半刚性螺栓球节点单层球面网壳的抗震性能进行了较为系统的分析,包括其自振特性及杆件地震内力系数随矢跨比、跨度、屋面质量、杆件截面、地震动、节点弯曲刚度等参数的变化规律;通过大规模参数分析,采用基于包络响应的地震内力系数统计方法,给出凯威特型半刚性节点单层球面网壳考虑杆件弯矩影响的地震内力系数取值;提出基于地震内力调整系数的凯威特型半刚性节点单层球面网壳的实用抗震设计方法,可为工程设计提供参考。

半刚性型螺栓球节点单层K8型网壳弹塑性稳定分析

螺栓球节点并不是理想的铰接节点,它具有一定的转动刚度,是介于铰接和刚接之间的一种半刚性节点。通过螺栓球节点的试验和在ANSYS中的数值模拟研究,分别得到螺栓球节点试验和数值模拟的弯矩-转角曲线,两种分析方法所得的弯矩-转角曲线吻合较好,表明所提出的数值模拟方法是模拟螺栓球节点受力性能的一种正确有效的方法。在此基础上,利用数值模拟所得的常用螺栓球节点的弯曲刚度,并考虑节点弯曲刚度、节点扭转刚度、跨度和矢跨比、节点域、荷载形式、杆件截面类型、支承条件、初始缺陷等参数对网壳极限承载力的影响,对K8型螺栓球节点的单层球面网壳进行了弹塑性全过程分析,较为全面地掌握了螺栓球节点单层球面网壳的稳定性能。

核壳结构的Beta-Y复合分子筛的合成与表征

采用两种不同的水热晶化法合成Beta-Y复合分子筛,并采用XRD、SEM-EDS、FT-IR、N2吸附-脱附技术对其进行表征。结果表明,以Beta分子筛为唯一硅源合成的sample A具有Y和Beta分子筛两种晶型结构,为机械混合形式;而以Beta分子筛母液为前躯体合成的sample B为核壳结构的复合分子筛,具有Y和Beta分子筛两种晶型结构,其核相为Beta分子筛,壳层为Y型分子筛,其晶体中具有介孔结构,并且介孔孔径比较集中。

圆钢管空间滞回试验及材料本构模型

在多种方案对比的基础上,设计圆钢管空间滞回试验,该试验中的加载装置适用于空间三向加载;试验考虑了构件不同长细比、不同空间加载方案的情况,据此设计加载、监测及数据采集系统;通过试验得到不同长细比、不同加载方案下的圆钢管荷载位移滞回曲线,考察这些试验数据随参数变化的规律;编制基于通用有限元软件ABAQUS的用户材料子程序,对试验进行数值模拟,确定各圆钢管试件材料本构方程中的参数,并通过最小二乘拟合方法,获得圆钢管考虑损伤累积的本构方程。通过所编制的接口程序进行理论与试验对比分析表明,数值计算曲线与试验曲线吻合良好,证明该本构方程是准确的,所编制的程序也可用于深入的理论研究工作。

网壳结构的粘弹阻尼器减振分析

本文将粘弹阻尼器引入网壳结构,针对网壳结构粘弹阻尼器减振系统,编制了有限元分析程序,利用该程序对单层球面网壳和单层柱面网壳进行了大量的减振分析。计算结果表明,粘弹阻尼器减振系统对大跨网壳结构的减振效果是十分明显的,是一种适合大跨网壳结构的减振系统。

最不利地震动在网壳结构抗震设计中的应用

利用文献提供的最不利地震动,对网壳结构等大跨空间结构进行了分析,分别考察了仅水平输入和三向地震波输入的两种情况,对最不利地震动在网壳结构抗震设计中的适用性进行了探讨,并在一实际工程设计中进行了应用。大跨度空间结构在水平地震动输入时,宜按照的最不利地震动进行设计;在三向地震动同时输入时,应同时分别按所推荐最不利设计地震动和按常规选用的地震动,对大跨度空间结构进行抗震分析。

FAST健康监测数据采集系统开发研究

对500m口径大射电望远镜(Five-hundred-meter Aperture Spherical Telescope,简称FAST)健康监测系统基础组成部分—FAST健康监测数据采集系统进行开发研究.分析了FAST传感器选型影响因素,结合传感器自身适用标准进行具体选型,完成了基于所选传感器的硬件系统设计,运用Labview平台开发了与FAST监测系统相适应的采集软件系统,形成一套完整的基于虚拟仪器技术的FAST健康监测数据采集系统.FAST30m模型试验是FAST建设过程中的关键步骤,通过在模型试验中的成功应用,表明该系统可为将来FAST健康监测系统的完善提供重要支撑条件.

网壳结构的粘滞阻尼减振分析与试验研究

本文将粘滞阻尼器引入网壳结构，针对网壳结构粘滞阻尼器减振系统，编制了有限元分析程序，并对网壳结构进行了大量的振动控制分析和计算．作者设计制做了适合网壳结构的粘滞阻尼器，进行了性能试验；在此基础上设计制作了一个球型网壳结构模型，并进行了粘滞阻尼器减振的地震模拟振动台试验。

地震多点输入下K8单层球面网壳结构响应研究

地震动经过长距离传播到达结构场地时会存在空间变化,考虑地震动空间变化性的多点输入比一致输入更符合实际。采用时程分析法,计算不同屋面质量、不同矢跨比和不同杆件截面尺寸的90m K8单层球面网壳结构在多点输入下和一致输入下的地震响应,研究网壳结构地震空间相关性效应与结构参数的关系。分析结果表明:结构参数变化对多点输入下结构的拟静力响应和动力响应影响不同,致使地震动空间变化性对不同参数结构的影响有较大差异。通过系统的参数分析表明:轻质屋面、小矢跨比、大杆件截面尺寸网壳结构受地震空间变化影响较大。

中、美、加、欧屋面雪荷载规范对比

陈述了我国规范与美国、加拿大和欧盟规范在雪荷载取值方面的差异.结果表明:我国规范的雪荷载计算公式过于简单,不能充分考虑各种相关因素对雪荷载的影响;我国规范规定的屋面雪荷载临界坡度在4本规范中最小;在双坡、拱形和高低屋面中,我国规范的雪荷载剖面与国外规范差异较大;最后给出对我国规范雪荷载取值规定的一些初步修改建议,为我国雪荷载规范的修订和完善提供思路和参考.

半刚性节点单层球面网壳抗震性能

为了研究由多根螺栓现场拼装而成的半刚性节点单层球面网壳的抗震性能及其抗震设计方法,利用节点的弯矩-转角曲线对凯威特型螺栓球节点单层球面网壳的抗震性能进行了较为系统的分析,包括其自振特性及杆件地震内力系数随矢跨比、跨度、屋面质量、杆件截面、地震波、节点弯曲刚度等参数的变化规律,通过大规模参数分析,给出半刚性节点单层球面网壳的地震内力系数取值,提出基于地震内力调整系数的半刚性节点单层球面网壳的实用抗震设计方法.