多向受力状态下复合材料预紧力齿连接接头应力分析

为了探究复合材料空间桁架桥中关键节点预紧力齿连接接头在多向受力状态下的应力分布,对复合材料空间桁架桥建立多尺度有限元模型。该多尺度模型不仅可以同时获得桁架桥整体结构性能与局部接头应力状态,还可以有效反映两者的相互作用关系。通过该模型,对接头在多向受力状态下的应力分布展开研究,研究表明:预紧力齿接头受力之后,齿面正应力较过盈装配完成时有5 MPa以内的衰减;且多向受力接头较单向受力接头衰减缓和,衰减后多向受力接头齿面正应力略高于单向受力接头齿面正应力;多向受力接头各齿荷载分配比例与单向受力基本一致,均为两侧高中间低;多向受力接头复合材料管横向剪切应力较单向受力接头有一定增大,但最不利荷载工况下的横向剪切应力为15.7 MPa,远小于材料横向剪切强度,接头处于安全状态。所得结果可为复合材料预紧力齿接头设计提供参考依据。

复合材料桁架桥的若干关键问题探讨

由于单向受力的杆件可充分发挥纤维增强复合材料(FRP)在顺纤维方向力学性能优越的特点,因此复合材料桁架结构应用在桥梁工程上得到了重视。本文简要介绍了国内外FRP桁架桥在工程建设中的应用现状,重点对复合材料桁架桥在应用中还存在材料强度发挥程度低、结构可靠度需要提升以及缺乏工程化可靠度设计方法等关键问题进行了分析,指出材料强度发挥程度低导致的建造成本相对较高是限制其应用的主要因素之一,并从复合材料桁架桥多尺度设计的特点出发,对解决以上问题可能的技术路线进行了研讨。

输电铁塔强风荷载模型及设计规范比较研究

为研究输电铁塔在强风荷载和设计风速作用下响应的区别,以某110k V线路直线型铁塔为研究对象,用ANSYS软件建立输电塔有限元数值模型。模拟龙卷风和常规风的风场结构。按照设计规范规定的风荷载计算公式,将风速场转化为风荷载并施加到输电塔有限元模型上,计算结构响应。计算在60°风向角时,EF1、EF2级龙卷风和与设计风速大小相同的常规风作用下输电塔结构的静力响应。通过比较可以看出,按照规范中的设计风速(26.5m/s)进行输电塔设计有一定合理性,但不能满足EF2级及以上级别龙卷风的抗风要求;应提高设计风速大小以满足输电铁塔稳定性要求。

EF2级龙卷风作用下输电铁塔力学响应研究

为研究龙卷风作用下输电铁塔的力学性能,以某110 kV线路直线型铁塔为研究对象,模拟EF2级龙卷风的风场结构,用ANSYS软件建立输电塔有限元数值模型。经过计算确定龙卷风的最不利半径为30 m。按照设计规范规定的风荷载计算公式,将30 m半径对应的风速场转化为风荷载并施加到输电塔有限元模型上。计算输电塔结构的塔顶位移,并分析其强度和稳定性随高度的变化规律。经过分析可以看出,在斜向风作用下输电塔的响应较大,且输电塔中下段是抗风薄弱部位,不能满足EF2级龙卷风的承载要求。为使输电塔在高等级龙卷风作用下不致遭受较大破坏,应对中下塔段进行加固或提高钢材的屈服强度。

切口类型变化对复合材料双切口层间剪切强度的影响规律研究

利用三维有限元模型和试验对复合材料双切口试件层间剪切强度进行了研究,通过改变双切口试件的切口类型(标准双切口、半V型切口和V型切口),对比分析切口类型变化对试件剪切面应力水平、破坏模式和剪切强度的影响,对侧面夹具为Hopkinson金属棒的半V型切口试件剪切面应力水平进行了分析。结果表明,三种切口类型的试验都不是单纯、均匀的剪切强度试验:标准双切口(DNS)试件剪切面剪应力分布不均匀,横向压应力较大,它仅能得到复合材料的表观层间剪切强度;半V型切口(0.5DVS)试件剪切面剪应力分布最不均匀,横向压应力较小,所得剪切强度偏小;V型切口(DVS)试件剪切面剪应力分布最均匀,但横向压应力较大。DNS试件和0.5DVS试件破坏模式为单纯剪切破坏,两者所测剪切强度离散性相对较小,而DVS试件破坏时初始失效点不在剪切面上,存在二次失效,所测剪切强度离散性较大。综上所述,DNS试件最适合静态层间剪切强度测试。与含Hopkinson金属棒的试件相比,改变切口类型的试件之所以不能改善剪切面的应力水平,是由输入输出区刚度偏小造成的。