T-stub型低维导体中的共振隧穿效应

用格点格林函数的方法研究T-stub型低维导体中的共振隧穿效应。计算结果表明,电子能够在一定费米能级处完全穿过整个导体,呈现共振隧穿的行为。随着费米能级的增加,参与隧穿的模数增加,透射系数的最大值也从1变成2,3等。计算结果对量子器件的设计有一定的帮助作用。

Q690高强钢加劲T-stub试验及有限元分析

首先对两组焊接加劲T-stub节点进行了静力拉伸试验,对比分析了Q690高强钢与Q345普通钢T-stub节点的力学性能。然后采用ABAQUS程序对节点进行了有限元分析,获取了节点荷载-位移曲线、初始刚度、塑性承载力;与试验结果进行对比,验证了有限元模型的有效性;研究了不同设置方式和长宽比的加劲肋对节点刚度、强度、变形能力的影响。研究表明,Q690高强钢T-stub节点的塑性承载力比Q345钢至少提高28%左右,而延性及变形能力较差。采用单边设置加劲肋的方式对节点承载力的影响较小;双边设置加劲肋可以显著提高节点的刚度和承载能力,分别提高1.35和1.43倍左右,但极限后承载力和刚度退化明显加快。当加劲肋长宽比en/et<1.0时,对节点的力学性能影响较大;当长宽比en/et≥1.0时,对节点力学性能的影响甚微。

Q690高强钢T-stub节点力学性能有限元分析

基于Q690高强钢焊接T型节点拉伸试验结果,通过ABAQUS程序对节点进行了有限元分析,获取了节点荷载-位移曲线、初始刚度以及塑性承载力,并与试验结果进行了对比。结果表明:在弹性阶段,计算曲线与试验曲线吻合较好,而屈服阶段计算曲线与试验曲线存在一定差异,但其塑性承载力与试验值吻合良好,表明采用简化方法模拟T型节点拉伸性能的有效性。在此基础上,分析了翼缘板尺寸效应、螺栓直径和强度等级等主要因素对节点螺栓力的影响规律,发现螺栓直径和翼缘板厚对螺栓力影响较大,螺栓力极值约为相应螺栓预拉力的1.62倍左右。提高螺栓强度等级对螺栓力极值影响程度甚微,增幅不足5%。当螺栓边距小于螺栓中心线到腹板边的距离时,螺栓边距变化对螺栓力增幅影响程度较大;当螺栓边距大于螺栓中心线到腹板边的距离时,螺栓力增幅基本保持不变。

半导体T-stub波导中电子的磁输运

用格点格林函数理论研究与两个引线连接的T-stub量子波导中电子输运性质。通过调节施加在波导一端上的栅压,可以在其上面定义一个侧臂。侧臂的存在使得电子在运动过程中发生量子干涉效应,从而对透射概率或电流、电导有明显的作用。外加垂直磁场能够改变不同自旋方向电子的能量和干涉效应,能够进一步调控上述物理量。本文研究的系统可以用作量子调制三极管,在半导体器件设计中有实际的应用价值。

三角形加劲肋T-Stub钢节点分流系数与尺寸效应分析

本文针对T型连接件(T-stub)带三角形加劲肋与无加劲肋两种构造形式的初始抗拉刚度的相互转换问题,运用了有限元软件ABAQUS研究了150组不同截面几何参数的带三角形加劲肋与无加劲肋T-stub的初始抗拉刚度,提出了适用于求解带三角形加劲肋与无加劲肋T型连接件初始抗拉刚度转换系数的简化计算公式,即力的分流系数;重点考察了腹板横截面与加劲肋横截面面积比、加劲肋高长比和螺栓到腹板距离与加劲肋长度比对分流系数的影响,该拟合公式计算结果与有限元和文献计算结果很吻合,满足精度要求.本文还分析了三角形加劲肋高度、螺栓到腹板距离和试件翼缘尺寸的变化对带三角形加劲肋T-stub初始抗拉刚度和屈服承载力的影响.

Performance study on T-stub connected semi-rigid joint between rectangular tubular columns and H-shaped steel beams

This paper investigates the performance of T-stub connected semi-rigid joint of rectangular tubular columns and H-shaped steel beams.The finite element analysis software ABAQUS is used to analyze the nonlinear performance of the joint under monotonic loading.Meanwhile,the dimensions of T-stub,column and beam are considered as analytic parameters to discuss the performance of the joint.The analysis shows that the thickness and the length of T-stub webs,the height of beam section,bolt diameter,shear connector and the preloaded force affect the performance of the joint largely,and the thickness of the steel tube,the thickness and length of T-stub flange,bolt spacing have relatively little influences on the performance of the joint.The research results indicate that this joint is semi-rigid joint.

基于SMCS模型的高强螺栓及节点火灾全过程断裂性能模拟

高强螺栓广泛应用于钢结构节点连接,火灾高温会影响其基本材性和断裂行为,从而影响螺栓节点抗火性能甚至整体结构抗倒塌性能。基于10.9级高强螺栓火灾全过程(升温段、降温段、火灾后)单轴拉伸试验结果,结合有限元模拟,对不同温度历程和应力三轴度对应的螺栓SMCS断裂模型进行校准,并与螺栓材性试验和T-stub节点试验结果对比验证;对T-stub节点火灾全过程断裂行为进行参数分析,研究损伤准则和温度历程对节点失效模式和变形特征的影响。结果表明:校准的SMCS模型能够有效、准确地预测螺栓和节点在火灾全过程和高应力三轴度(0.3~1.2)下的受拉断裂行为,适用预测误差在12%以内;拉伸温度和峰值温度是影响高强螺栓抗断能力的主要因素,螺栓抗断能力随温度升高而提高;不同温度历程下T-stub节点可能发生翼缘板屈服断裂、翼缘板和螺栓同时屈服断裂、螺栓屈服断裂三种失效模式,且节点的变形能力(延性系数)与失效模式有关,确定钢板母材和螺栓的断裂模型是准确预测节点失效模式的关键。

单边螺栓连接中心支撑钢框架抗震性能分析

目的为研究支撑-半刚接钢框架结构体系的抗震性能,方法设计了一榀由嵌套式单边螺栓与T型钢构成的半刚性梁柱节点的中心支撑钢框架,并进行了拟静力试验与有限元数值模拟,通过观测整个试验现象,分析了其滞回、承载力、刚度退化、耗能等抗震指标。结果结果表明:试件破坏过程明显经历了弹性段、塑性段、破坏段三个阶段,试件破坏模式主要为支撑受压失稳破坏,塑性变形主要累积在支撑体系上,整体呈现延性破坏特征;支撑断裂后,梁柱及T型钢节点无明显塑性变形,钢框架仍具有较高的安全储备,符合“强节点、弱构件”设计原则,表明了结构具有两道抗震防线;结论支撑与半刚接钢框架协同工作使得试件具有较高的抗侧刚度抵抗水平变形,且承载力较高、滞回性能稳定、耗能能力优良;单边螺栓在试验过程中的受力性能较普通高强螺栓并无较大差别,未出现严重的预紧力松弛现象,并能高效的保持螺栓预紧力。通过有限元数值模拟分析可知,减小支撑长细比,虽能有效提高结构的抗震性能,但长细比较小会导致支撑刚度增大,加速其余构件的损坏。故应以考虑结构的延性为前提,降低支撑的长细比,才能有效提高结构的抗震性能。

电弧增材制造T形件连接节点力学性能研究

电弧增材制造(WAAM)技术在结构工程领域有着广泛的应用前景,具有生产效率高、设备成本低、材料利用率高和环境可持续性等优点。为了探究WAAM碳钢T形件连接节点的力学性能,设计一系列共12组由WAAM碳钢T形件、高强钢(HSS)T形件和高强螺栓组成的连接节点试件,通过试验研究螺栓线位置与螺栓排列方式对试件初始刚度、破坏模式及极限承载力的影响。采用三维激光扫描技术测量WAAM碳钢T形件相关几何参数,采用数字图像相关技术(DIC)辅助测量了T形件连接节点在加载过程中的位移响应。结果表明:WAAM碳钢T形件具有较好的力学性能,当螺栓线与腹板翼缘连接处距离减小时,试件的初始刚度与极限承载力均呈上升趋势,而失效模式均为预期的翼缘破坏,且螺栓未发生断裂。通过对比试验结果和现有设计规程计算结果,对相关计算方法的适用性与准确性进行评估,发现现有设计方法高估了试件的初始刚度,对破坏模式的预测较为准确,但对极限承载力的预测偏保守。最后,对已有计算模型进行修正,修正后的计算模型对连接节点极限承载力的预测效果较好。

中心支撑半刚性连接钢框架抗震性能

为研究单边螺栓与T型钢连接的中心支撑钢框架的抗震性能,对1个1∶2缩尺的单跨单层的钢框架进行拟静力加载试验。采用ABAQUS有限元软件,建立子精细化非线性有限元模型,在验证子有限元模型的可靠性与精度基础上,通过改变支撑的孔径尺寸、壁厚以及形状等变量对框架整体抗震性能进行参数化分析。结果表明:有限元模拟结果与试验结果吻合度良好,可用于半刚性连接钢框架在循环荷载下的性能研究。随着支撑孔径和壁厚的增加,框架的滞回曲线更加饱满,刚度、耗能能力和延性皆有明显提升。方形截面支撑的抗震性能对比圆截面更加优异。梁柱节点的半钢性连接方式较刚性连接方式抗震性能更加优异。

不同柱失效对T型钢连接子结构抗倒塌性能影响

结构倒塌会引起严重的人员伤亡和巨大的财产损失,研究结构抗倒塌性能可为结构设计提供指导和参考依据。文章通过对不同柱失效梁柱子结构的有限元数值模拟,分析结构的破坏模式和抗力机制,研究跨度比对角柱失效工况下梁柱子结构抗倒塌性能的影响。结果表明:中柱失效前,其承担的荷载在失效后的小变形阶段将更多地通过与失效柱强轴方向相连的梁传递到边柱,而在失效后的大变形阶段强轴和弱轴方向传递荷载能力相差不大;边柱失效工况下,只在对称方向的梁内产生了悬链线机制;在角柱失效情形,子结构中的梁构件只经历了梁机制作用阶段。比较3种柱失效工况,其角柱失效最危险,其原因在于梁构件没有产生悬链线机制;在角柱失效工况下,随着跨度比的增加,梁柱子结构极限承载力逐渐减小。

T型钢半刚性连接梁柱节点抗震性能试验研究

通过对两组T型钢连接梁柱节点的单向与循环加载试验,了解该类型节点的抗震性能以及翼缘厚度对节点抗震性能的影响,并通过IDARC程序模拟节点的受荷过程,讨论T型钢连接梁柱节点理论建模的方法。试验研究表明:T型钢梁柱连接滞回曲线饱满,连接表现出了良好的延性,极限转角均超过了欧洲规范规定的极限转角0.03rad,具有较为理想的抗震性能;T型钢翼缘越厚,节点初始刚度、承载力以及耗能能力越大;对于半刚性连接中螺栓刚度大于T型钢翼缘刚度的试件应按T型钢的极限承载力设计。程序分析表明:利用刚度均匀变化的节点板模拟T型钢的半刚性连接具有较高的模拟精度,通过调整节点板底部刚度以及屈服弯矩可以模拟不同翼缘厚的T型钢半刚性连接。

钢结构T形连接高强度螺栓受力分析及数值模拟

为了分析钢结构T形连接高强度螺栓受力性能,对10个不同构造参数的T形连接件进行试验及有限元研究,比较T形件构造参数变化对高强度螺栓力学性能的影响,并对高强度螺栓受力进行数值模拟。结果表明:螺栓直径、翼缘板厚度及螺栓间距等构造参数变化对T形件连接高强度螺栓受力产生不同程度的影响,设计中可根据具体情况选择最优的构造形式;高强度螺栓除受到撬力的影响外,还受到弯矩的影响;根据试验数据拟合的高强度螺栓拉力及弯矩的半经验计算公式计算值与试验结果吻合良好,可供工程应用参考。

外伸端板节点有限元分析

为考察外伸端板连接中不同端板厚度、螺栓直径、螺栓布置对节点受力性能以及端板强度的影响,采用有限元数值分析软件ANSYS建立半刚性端板连接节点模型进行非线性有限元分析.在建立模型和计算分析过程中考虑了弹塑性、大变形和接触问题.分析结果表明:端板厚度的变化对节点的初始转动刚度、极限转动能力以及抗弯承载力都有不同程度的影响;节点的初始转动刚度随着端板厚度的增加而增加,但节点的极限转动能力却随着端板厚度的增加而减小;设计中建议采用大螺栓、中等厚度的端板,同时螺栓应尽量布置在靠近梁翼缘一侧;传统的T形件方法计算端板强度,其计算结果偏低.

半刚性节点初始刚度的组件式计算模型

为了简便、准确地模拟半刚性梁柱节点的力学性状,在欧洲规范(EuroCode3)组件方法的基础上,建立各种荷载模式下T型件的组件式模型,并通过将梁柱半刚性节点等效为一系列T型件的组合,建立由一系列等效弹簧与杆件组成的半刚性梁柱节点的组件式计算模型.与EuroCode3相比,该方法的特点在于以T型件为基本分析单元,采用单个弹簧代替多个弹簧来模拟每个T型件.结果表明,T型件的拉力-位移关系曲线与精细数值计算、试验成果吻合良好,且计算的梁柱节点初始刚度、弯矩-转角关系曲线与试验值很接近,验证了本文方法的正确性.

不锈钢T形件螺栓连接承载性能试验研究

通过开展14组不锈钢T形件螺栓连接试件的单调拉伸试验,得到了各试件的极限承载力、破坏模式和撬力发展规律,分析翼缘厚度、翼缘材料、螺栓直径和螺栓预拉力等因素对不锈钢T形件承载性能的影响。结果表明:螺栓预拉力对试件的极限承载力没有明显影响,但会提高试件的初始刚度;T形件的破坏模式取决于翼缘和螺栓的相对关系,与螺栓预拉力无明显关系;撬力值随着翼缘厚度和螺栓直径的减小而增大,但极限承载力对应的撬力值与螺栓预拉力无关。将试验结果与现行欧洲、美国和中国规范的计算结果进行比较,表明现行国内外规范的相关计算公式均较保守,其中美国规范由于翼缘采用极限抗拉强度,计算结果与试验值最为接近。

钢框架梁柱T型钢连接滞回性能的研究

钢框架梁柱T型钢连接是一种采用T型钢通过高强螺栓连接的节点连接,这种连接安装简单、造价经济,而且其刚度相对较大,承载力较大,延性较好,分析和研究T型钢连接的受力机理并提出简化滞回模型,具有重要的理论和工程意义。本文用ANSYS对T型钢连接进行滞回性能的分析,在考虑材料、几何和状态非线性的基础上,系统分析了T型钢的尺寸,柱的尺寸,梁的尺寸,螺栓的级别、直径、竖向间距、预拉力,构件材料,连接抗滑移系数,轴压比等参数对连接滞回性能的影响;有限元分析表明:T型钢的尺寸、是否设柱加劲肋、T型钢翼缘上螺栓的竖向间距对连接的滞回性能影响比较大;并在非线性有限元分析结果的基础上,提出了T型钢连接的弯矩-转角关系式和得到简化滞回模型的方法。

钢框架梁柱T型钢半刚性连接节点的性能研究

对实际工程中所采用的T型钢半刚性连接节点性能进行了研究,采用通用的有限元程序ANSYS对节点性能进行了非线性有限元分析,讨论了节点各组成要素对节点性能的影响。结果表明:柱翼缘厚度、T型钢翼缘厚度和连接螺栓竖向间距对节点性能影响较大,而柱腹板、T型钢腹板以及连接螺栓水平方向间距对节点性能影响较小,节点破坏主要由柱翼缘和T型钢翼缘控制。研究表明,T型钢梁柱连接节点属于半刚性连接节点,节点的半刚性对钢框架性能影响非常大,设计中不容忽视。

钢管结构法兰连接节点抗弯承载简化设计方法

目的提出法兰连接节点的抗弯承载设计方法,为实际工程中的法兰连接节点设计提供依据.方法利用屈服线理论和简化的螺栓受力模型,得到分别由法兰板厚度控制和螺栓控制的法兰连接节点抗弯承载力,并力求综合两者,全面衡量法兰连接节点的受力特性.结果根据屈服线理论得到的由法兰板厚度控制的弯矩承载力计算公式的结果,与有限元计算结果和试验结果进行比较,三者吻合较好,证明其具有合理性和良好的适用性;根据半T型连接模型得到的螺栓力计算公式,合理考虑了螺栓的撬力作用,并得到螺栓与法兰厚度等强时的法兰板厚度计算式.结论最终得到了法兰连接节点全面的抗弯设计方法,提供了合理的设计流程,为法兰连接节点设计提供了一种有效途径.

梁柱端板连接节点的初始刚度计算

将节点分为受弯端板、受弯柱翼缘和受剪节点域三类组件,分别计算各组件的初始刚度并将其进行组装,提出了端板连接节点初始刚度的理论计算方法。该方法考虑了端板有加劲肋、无加劲肋两种构造形式,考虑了螺栓预拉力对节点刚度的影响,考虑了柱翼缘对节点域刚度的贡献,通过与试验和有限元结果对比表明该方法具有足够的精度,可用于节点刚性的判断。最后利用理论方法对按照现行规范设计的端板连接节点刚性进行了初步评价,并讨论了端板加劲肋的影响。