有限元法在“工程结构”本科课程教学的应用与实践

“工程结构”是工程管理专业本科阶段的一门重要课程。有限元法可高效、准确地分析工程结构的力学性能,因此将有限元法引入“工程结构”课程教学中,以钢筋混凝土结构受力性能为切入点,建立了梁、板、柱、框架体系4套难易适中的题库,使得学生的学习兴趣和实践能力得到提高,进而促进教学实效的提升。通过讲解ABAQUS有限元软件的操作步骤和技巧,学生的作业完成度较高。将有限元法与教学内容和考核方式结合,进一步对教学内容改革和考核方式改革进行了探讨,提出了以工程应用为导向的新教学模式,明确了课程建设的方向、目标和预期收益。有限元法在“工程结构”课程上的教学改革思路可为其他专业课程的教学提供有益借鉴和参考。

既有钢筋混凝土人行道步行板的修复效果研究

钢筋混凝土步行板是铁路桥梁中常见的构件类型,当其长期处于荷载和非荷载因素的作用下,容易造成受拉区混凝土的劣化、开裂甚至剥落,严重影响了构件的耐久性。因此为了保证构件能够正常使用,延长结构的使用寿命,有效的修复技术研究已成为各国科技界和工程界研究热点。文章分别采用环氧聚合物改性水泥砂浆和丙乳纤维聚合物水泥砂浆对保护层进行修复处理,并通过实验对比研究,发现经过环氧聚合物改性水泥砂浆修复后,与既有结构粘结性能好,受荷后未出现分层现象,有效抑制了步行板的裂纹扩展程度,表明环氧聚合物改性水泥砂浆材料的修复效果更优。

自密实混凝土密实度及表观质量试验研究

通过对比试验的方法,研究了在混凝土中添加消泡剂和在其表面贴透水模板布对混凝土的密实度和表观质量的影响。通过测试和分析发现:添加消泡剂后自密实混凝土的密实度、表观质量及强度都得到了提高,而且在使用透水模板布后构件的表观质量能得到进一步提高;因此,采用既添加消泡剂又贴透水模板布的方法能使混凝土构件的密实度及表观质量得到双重提高,有利于提高混凝土的耐久性。

岩石钻孔爆炸致裂研究

岩石在爆炸载荷作用下的动态断裂行为得到了土木、岩石、采矿、石油和天然气等工业领域的关注。为此,研究了岩石钻孔的爆炸致裂问题。首先简单描述了岩石的动态本构模型,确定了花岗岩动态本构模型的参数;然后利用该模型对岩石钻孔爆炸致裂进行了数值模拟;最后将数值模拟结果与花岗岩钻孔爆炸实验结果进行比较。结果表明:数值模拟预测的峰值压力和开裂形貌与文献报道的柱形花岗岩实验观察结果吻合较好,并且数值模拟得出的开裂形貌还与方形花岗岩实验观察结果较一致;开裂形貌主要由拉伸应力造成,而钻孔周围的小裂纹主要由压缩/剪切应力造成。

商用飞机撞击全钢衬混凝土板的有限元分析

钢板具有强度高、延性好以及耗能性佳等特点,它与混凝土板组成的钢衬混凝土板结构是一种非常好的抗冲击防护结构,被广泛使用在防护工程中,例如核电站的防护壳,能够有效的抵御商用飞机的撞击。当钢衬混凝土板结构遭受商用飞机的撞击时,钢衬板能够有效的限制结构的横向整体变形,而且后置钢衬板还能有效阻止混凝土板的破碎以及碎片的飞溅。为研究钢衬混凝土板结构的抗冲击能力,文中根据钢衬板布置方式的不同建立了3个全钢衬混凝土板的数值模型,并且通过软件模拟了这些模型在波音707-320型商用飞机的撞击下的性能,所采用的方法是荷载时程分析法。研究结果表明:相比混凝土板的正面,板的背面更需要注意加强防护,因此适当的增加后置钢衬板的厚度可以有效地提高钢衬混凝土板结构的防护性能。

泡沫混凝土的微孔结构对导热性能的影响

文章采用随机生成的方法确定泡沫混凝土孔洞的空间位置,针对孔隙率范围为23.15%~74.75%、孔洞直径范围为0.1m m^1m m的泡沫混凝土材料,采用数值模拟的方法研究其微孔结构对导热性能的影响,将模拟计算得出的泡沫混凝土的有效导热系数与几种理论计算模型的计算结果进行了比较。研究结果显示,泡沫混凝土的有效导热系数整体上是随着孔隙率的增加而降低的,不过当孔隙率大于70%时,孔洞的空间位置分布情况也会对有效导热系数产生影响。