压弯荷载作用下内置T肋方钢短柱的承载力与延性性能

为研究内置T肋方钢短柱在承受压弯荷载作用下的承载力与延性性能,建立了考虑初始几何缺陷和焊接残余应力的内置一字肋方钢短柱的三维弹塑性有限元分析模型,通过与既有研究结果比较,验证了有限元分析模型的准确性;采用参数化分析的方法对内置T肋方钢短柱的三维有限元模型进行分析,探究翼缘正则化宽厚比、加劲肋正则化长细比以及轴压比等参数对方钢短柱最大受弯承载力和极限应变的影响规律;基于参数化分析结果,提出了预测该类方钢短柱最大受弯承载力和极限应变的计算公式。研究结果表明,随着翼缘正则化宽厚比、加劲肋正则化长细比与轴压比的减小,内置T肋方钢短柱的最大受弯承载力与延性性能得到提升。

关于提高桑塔纳2000型白车身扭转刚度的研究

本文针对桑塔纳2000型白车身整体抗扭刚度提高问题进行了计算分析,采用三节点和四节点空间板壳单元离散整个白车身,建立了供有限元分析的精确力学模型。通过计算,找出了对白车身扭转刚度影响显著的部位,对这些部位进行局部加强,使白车身扭转刚度比原来提高了30％左右。为白车身扭转刚度加固提供了可靠依据。

内填部分混凝土箱形截面钢桥墩的延性影响参数

为了研究内填部分混凝土箱形截面钢桥墩在恒定竖向荷载与柱顶水平往复荷载作用下的延性性能,建立三维弹塑性有限元模型,通过比较模拟结果与试验结果的水平荷载-水平位移滞回曲线和破坏模态,确定了所采用有限元分析方法的准确性与有效性.以翼缘宽厚比、柱长细比、混凝土填充率和柱轴压比为变化参数,建立56个三维弹塑性有限元分析模型,归纳总结了钢桥墩可能出现的各破坏模态:对于纯钢桥墩,局部屈曲发生在试件底部;对于内填部分混凝土钢桥墩,当混凝土填充率较小时,局部屈曲通常发生在内填混凝土上部钢板处;随着混凝土填充率的增大,局部屈曲出现在试件底部附近.最后分析上述4个参数对钢桥墩极限承载力和延性性能的影响规律.

非线性结构随机地震反应的极值估计

建立了预测非线性结构随机地震反应边缘分布的广义高斯分布模型(GGDs),提出了模型参数的两点估计方法。采用Nataf分布预测反应及其导数的联合分布,给出了Nataf模型参数的经验计算公式。一个六层剪切型框架结构随机地震反应的极值估计,说明了该方法的效率和精度。

内填部分混凝土箱形截面钢桥墩的滞回性能研究

首先,利用试验方法对内填部分混凝土箱形截面钢桥墩在承受水平反复荷载作用下的滞回性能进行研究,探讨翼缘宽厚比参数和混凝土填充率对钢桥墩滞回性能的影响。然后,采用弹塑性有限元分析方法,对试验结果进行数值模拟。研究结果表明,钢桥墩的延性随着翼缘宽厚比的减小和混凝土填充率的提高而得到显著提高。由数值模拟得到的试件的滞回曲线、钢板局部屈曲模态等,与试验结果吻合较好。

SANTANA—2000白车身的有限元分析

白车身是由板、壳组成的十分复杂的结构体系,本文作者采用三节点和四节点空间板壳有限元离散桑塔纳-2000整个白车身,建立有限元分析的精确模型,根据反对称原理取白车身一半进行计算,采用局部加强方法,使其扭转刚度提高2s％～30％,计算结果与实验吻合较好。

内置T肋箱形钢桥墩的延性性能研究

为研究内置T肋箱形钢桥墩在承受恒定竖向荷载和水平往复荷载作用下的延性性能,首先通过与既有试验结果对比,验证所采用有限元分析方法的准确性;然后针对内置T肋箱形钢桥墩试件进行一系列参数化分析,研究翼缘正则化宽厚比、桥墩正则化长细比、加劲肋正则化长细比以及轴压比等参数对钢桥墩最大承载力和延性性能的影响规律;最后基于参数化分析结果,提出了预测该类钢桥墩最大承载力和延性性能的计算公式。研究结果表明,随着翼缘正则化宽厚比、桥墩正则化长细比、加劲肋正则化长细比与轴压比的减小,钢桥墩的延性性能得到显著提升。

带肋圆形截面钢桥墩的延性性能预测

为了解带肋圆形截面钢桥墩在承受轴向压力和水平往复荷载作用下的无量纲化极限承载力和延性性能,通过与既有试验结果对比,确定所采用的有限元建模方法和修正双曲面钢材本构模型的准确性.针对能有效提高圆形截面钢桥墩延性性能的八根肋形式的钢桥墩模型,研究截面正则径厚比、钢桥墩正则长细比、加劲肋正则长细比和轴压比等参数对钢桥墩延性性能和无量纲化极限承载力的影响,并基于参数化分析结果,拟合预测该类钢桥墩的延性性能和无量纲化极限承载力的计算公式.研究结果表明:修正双曲面本构模型能够较准确预测钢桥墩的力学性能,且随着正则径厚比、钢桥墩正则长细比、加劲肋正则长细比和轴压比的减小,桥墩的无量纲化极限承载力和延性性能得到显著提高.

锈蚀对外包钢板加固钢筋混凝土桥墩的影响

建立二维弹塑性有限元模型研究外包钢板加固钢筋混凝土桥墩在底部附近钢板发生锈蚀情况下的极限承载力变化规律。首先通过与试验结果的比较,验证本文所采用的有限元分析方法的准确性与有效性。然后以实际桥墩P2柱的底部附近钢板锈蚀率、锈蚀模式为变化参数,研究不同翼缘和腹板锈蚀率下桥墩的极限承载力、混凝土裂缝开展范围、钢板的屈服区域特点等。研究结果表明,桥墩的极限承载力随底部附近钢板的锈蚀率增大而减小,均匀锈蚀模式下的钢板锈蚀率与桥墩极限承载力之间呈现明显的线性相关关系,而腹板的不均匀锈蚀模式引起的极限承载力劣化远大于均匀锈蚀模式。

内填部分混凝土钢桥墩延性性能简化计算方法

采用二维梁单元模型模拟内填部分混凝土箱形截面钢桥墩的延性性能。考虑翼缘宽厚比、柱长细比和混凝土填充率三个参数,建立了20个二维梁单元模型。将模拟结果与三维精确有限元分析结果进行对比,提出了针对二维模拟结果的延性修正系数。将修正后的二维模拟结果与试验结果对比,吻合良好,验证了所采用有限元分析方法以及延性修正系数的准确性与有效性。研究结果表明:混凝土填充率的提高,可以有效提高钢桥墩的延性性能;翼缘宽厚比和柱长细比的增加会导致钢桥墩延性的降低。最后提出了钢桥墩最优混凝土填充率确定方法建议。

厚壁钢桥墩的超低周疲劳裂纹萌生寿命预测

为获得厚壁钢桥墩的超低周疲劳裂纹萌生寿命,对多组厚壁钢桥墩进行数值模拟分析。采用钢材的混合强化模型预测厚壁钢桥墩在三种不同往复荷载作用下的滞回性能,并分别使用Ge模型中的局部损伤法与非局部损伤法得到不同网格尺寸下的钢桥墩超低周疲劳裂纹萌生寿命,然后使用Ge模型对厚壁钢桥墩的疲劳裂纹萌生寿命影响因素(翼缘宽厚比、试件通用长细比等)进行参数化分析。研究结果表明:混合强化模型能准确预测厚壁钢桥墩的滞回性能;Ge模型中的非局部损伤法能准确预测厚壁钢桥墩的超低周疲劳裂纹萌生寿命。最后基于裂纹萌生寿命的参数化分析结果,提出了预测钢桥墩超低周疲劳裂纹萌生寿命的经验公式。

带肋圆管截面钢桥墩的延性影响因素研究

为研究带肋圆管截面钢桥墩在水平反复荷载作用下的延性影响因素,首先通过与试验结果对比,确认有限元分析方法的有效性,然后对承受水平反复荷载作用下的圆管钢桥墩进行一系列参数研究,详细讨论钢桥墩径厚比、纵向加劲肋数量以及纵向加劲肋长细比等对钢桥墩极限承载力和延性性能的影响。研究结果表明,随着钢桥墩径厚比和纵向加劲肋长细比的减小,圆管钢桥墩的延性性能得到很大改善。与配置4根纵向加劲肋相比,配置6根肋后的延性提高效果并不明显,而配置8根肋可以显著提高钢桥墩的延性性能。

30m望远镜宽视场光谱仪支撑结构选型研究

针对30 m望远镜宽视场光谱承载能力与轻量化程度低的问题,对于已有的桁架支撑结构方案,提出了宽视场光谱仪板壳支撑结构方案。建立了两者的有限元模型,分别从质量、变形、应力与基频等方面对铟钢桁架和铟钢板壳结构性能进行了评价,利用等刚度理论确定了碳纤维复合材料板壳结构的构件厚度,并与铟钢板壳结构的性能进行了对比。研究结果表明:碳纤维复合材料板壳支撑主结构质量为1.93 t,最大相对位移为0.286 mm,最大应力为30.94 MPa,基频为7.98 Hz,均满足设计要求,是宽视场光谱仪支撑结构的理想形式,对大口径望远镜光学仪器支撑结构选型与设计具有指导意义。

半潜式生活平台人员疏散影响因素分析

为研究海洋平台紧急情况下影响人员疏散的因素,以某半潜式生活平台为例,通过信息自动化采集设备获取生活平台人员疏散试验中120名人员的运动特征数据。利用疏散模拟软件EXODUS对疏散试验过程进行模拟,在验证了疏散模拟结果准确性的基础上,结合撤离分析导则MSC.1/Circ.1533研究人员速度、疏散路径对疏散时间及显著拥堵区的影响规律。结果表明:人员速度参数的准确性对疏散模拟结果影响很大,采用实测人员速度可将模拟误差缩小到8.3%;合理有效地引导人员疏散可以减少显著拥堵区的范围和拥堵时长,提高疏散效率。

往复荷载作用下部分填充混凝土箱形截面钢桥墩的破坏模式

为研究部分填充混凝土箱形截面钢桥墩在水平往复荷载作用下的破坏模式,通过建立弹塑性有限元分析模型并采用Ge模型非局部损伤法预测试件的超低周疲劳裂纹萌生寿命和局部屈曲寿命。在三种不同水平往复加载形式下,研究翼缘正则化宽厚比、试件正则化长细比和轴压比等参数对试件超低周疲劳裂纹萌生寿命和局部屈曲寿命的影响,并基于参数化分析结果,拟合了该类桥墩的超低周疲劳裂纹萌生寿命和局部屈曲寿命预测公式,提出了确定该类钢桥墩破坏模式的方法。研究结果表明,当翼缘正则化宽厚比较小时,破坏模式以超低周疲劳破坏为主;当翼缘正则化宽厚比较大时,破坏模式以局部屈曲为主。只有同时考虑钢桥墩的超低周疲劳裂纹萌生寿命和局部屈曲寿命,才能准确确定钢桥墩的实际破坏模式。研究成果可为该类钢桥墩的延性设计提供理论依据。

部分填充混凝土箱形截面钢桥墩的超低周疲劳裂纹萌生寿命预测

为研究部分填充混凝土箱形截面钢桥墩的超低周疲劳裂纹萌生寿命,通过与既有试验结果对比,确定所采用的钢材混合强化模型和混凝土损伤塑性模型的准确性,并且验证了Ge模型(基于塑性应变幅的累积损伤模型)非局部法在预测部分填充混凝土钢桥墩超低周疲劳寿命时的有效性。针对50%填充率的部分填充混凝土钢桥墩试件,利用Ge模型的非局部法,在3种不同加载形式的往复荷载作用下,研究翼缘宽厚比、正则化长细比等参数对超低周疲劳裂纹萌生寿命的影响,并基于参数化分析结果,拟合了预测该类钢桥墩超低周疲劳寿命的计算式。结果表明:钢材的混合强化模型和混凝土的损伤塑性模型能准确预测部分填充混凝土钢桥墩的滞回性能;Ge模型中的非局部法同样适用于部分填充混凝土钢桥墩的裂纹萌生寿命预测,基于参数化分析结果,提出了预测部分填充混凝土钢桥墩超低周疲劳裂纹萌生寿命的经验式。

均匀锈蚀下部分填充混凝土箱形截面钢桥墩的延性性能

研究了部分填充混凝土箱形截面钢桥墩均匀锈蚀后的延性性能退化规律。首先提出引入锈蚀率参数后的空心方钢管短柱的极限压应变公式,然后采用ABAQUS软件建立钢桥墩的三维弹塑性有限元分析模型,通过与已有试验结果的比较,验证有限元分析模型的正确性,考察水平荷载-水平位移骨架曲线、极限承载力以及延性比等与锈蚀率的变化关系。最后建立了二维梁单元模型,通过与三维模型计算结果的比较,验证二维模型修正系数在均匀锈蚀情况下的适用性。研究结果表明:随着锈蚀率的增加,钢桥墩的极限承载力和延性比均出现下降,其中翼缘宽厚比较小的钢桥墩延性比随锈蚀率的增加而显著下降。通过对钢管短柱的极限压应变计算式进行修正后得到的二维梁单元模型计算结果与三维模型计算结果吻合较好,有望为钢桥墩的工程设计提供快速高效的计算手段。

交替荷载作用下钢材本构模型的适用范围

以箱形截面钢桥墩作为数值分析对象,分别使用修正双曲面模型、等向强化模型和随动强化模型预测钢桥墩在正负交替荷载作用下的滞回性能;并通过计算与试验结果的对比,探讨了这3种钢材本构模型的各自预测精度和适用范围。结果表明:修正双曲面模型能预测箱形薄壁截面和箱形厚壁截面钢桥墩的滞回性能;等向强化模型和随动强化模型仅适用于预测箱形稍薄截面钢桥墩的滞回性能,对于箱形厚壁截面钢桥墩,其预测结果则不够理想。

厚壁箱形钢桥墩的超低周疲劳裂纹萌生与扩展规律研究

为探讨厚壁箱形钢桥墩的超低周疲劳裂纹萌生寿命及裂纹扩展规律,利用ABAQUS有限元分析软件对多组厚壁箱形钢桥墩在恒定竖向荷载和水平往复荷载作用下的超低周疲劳裂纹萌生、扩展与破坏过程进行数值模拟分析。对钢桥墩试件的1/2进行建模,采用壳单元和梁单元相结合的方法提高计算效率。采用基于Rice-Tracey模型的裂纹萌生准则和钢材混合强化模型对厚壁箱形钢桥墩的超低周疲劳裂纹萌生寿命进行预测,并使用一种基于极限断裂位移的裂纹扩展准则对超低周疲劳裂纹的扩展过程进行模拟。通过与既有试验结果的对比,验证所采用的裂纹萌生准则预测裂纹萌生寿命的准确性,以及所采用的裂纹扩展准则预测厚壁箱形钢桥墩裂纹扩展过程的准确性。对影响厚壁箱形钢桥墩疲劳裂纹萌生寿命、裂纹扩展规律的因素(即翼缘正则化宽厚比、正则化长细比、加载方式)进行参数化分析,研究厚壁箱形钢桥墩在不同结构参数条件下的破坏模式。将裂纹萌生寿命与超低周疲劳破坏寿命的差值定义为钢桥墩超低周疲劳剩余寿命,分析不同结构参数条件对钢桥墩超低周疲劳剩余寿命的影响。由于裂纹萌生寿命的模拟结果与试验结果较吻合,因此基于Rice-Tracey模型的裂纹萌生准则和钢材混合强化模型能准确预测厚壁箱形钢桥墩的裂纹萌生寿命。裂纹扩展长度的模拟结果与试验结果也吻合良好,因此基于极限断裂位移的裂纹扩展准则能准确预测厚壁箱形钢桥墩超低周疲劳裂纹的扩展过程。在验证有限元分析方法准确性的基础上,通过比较超低周疲劳破坏点与局部屈曲破坏点发生的时刻以及基于裂纹扩展长度的参数化分析结果,提出了不同结构参数条件下的三种破坏模式,分别为超低周疲劳破坏模式、局部屈曲破坏模式与混合破坏模式。结果表明:超低周疲劳破坏发生在翼缘正则化宽厚比和正则化长细比较小时,局部屈曲破坏发生在翼缘正则化宽厚比和正则化长细比较大时;钢桥墩超低周疲劳剩余寿命不仅与翼缘正则化宽厚比和正则化长细比有关,还与试件的加载方式有关。研究成果对该类钢桥墩的抗震设计具有重要的参考价值。