常温养护超高性能混凝土弯拉性能及轴拉本构模型

根据水化反应方程和紧密堆积理论确定了常温养护下超高性能混凝土(UHPC)的基础配合比,基于此考虑水胶比和钢纤维掺量设计了8组UHPC抗弯试件。通过四点弯曲试验,分析了试件的受弯破坏形态、荷载-挠度曲线、弯拉特征参数和弯曲韧性等;基于试验结果采用倒推方法得到了UHPC轴拉应力-应变曲线,采用回归分析提出了考虑纤维特征的轴拉本构模型,并经过材料和构件两个层次的验证。结果表明:掺加钢纤维可抑制主裂缝的发展,从而明显改善UHPC的抗弯韧性,钢纤维掺量为2.0%的UHPC弯曲韧性指数达到116.9 J;随着水胶比增大,试件抗折强度和峰值挠度均呈下降趋势;增大钢纤维掺量明显提升了试件弯曲性能,掺入2.0%钢纤维的UHPC与未掺纤维相比,其初裂挠度和抗折强度分别提升157.14%和148.63%;当纤维含量为1.5%~2.0%时,试件具有良好的弯拉性能;水胶比对曲线平台段趋势影响不大,纤维掺量大于1.0%时曲线具有较明显的应变硬化特征,可保证UHPC良好的抗拉性能,其应变硬化特征随着纤维掺量增大而变得更明显;所提模型对UHPC受拉应力-应变关系具有较好的预测性。

关于锚杆预应力锁定值取值的探讨

以《建筑基坑支护技术规程》(JGJ 120-2012)为例,该规范在锚拉式支护结构设计中提出锚杆预应力锁定值宜取锚杆轴向拉力标准值的(0.75~0.9)倍,在执行规范设计过程时,需要运用弹性支点法求解支点力并据此求解锚杆轴向拉力。支点力的大小随锚杆预加力(锁定值)的增大而增大,同时锚杆轴向拉力标准值也相应增大,在满足规范建议取值范围的前提下,会出现得出的支点力过大,锚杆拉力过大,甚至会出现支护结构反向变形的情况,据此设计会造成支护结构不必要的浪费。通过对不同锚杆预加力大小得出的支点力、锚杆拉力、支护桩身位移及支护桩内力的对比分析,得出该规范的取值建议并不合理。同时从岩土工程师角度对其它规范中类似条款进行分析,最后提出在锚杆设计过程中锁定值的合理取值原则。该原则对岩土工程师设计预应力锚杆具有一定的借鉴意义。

岩石轴向拉伸与劈裂法试验结果的比较分析

用轴向拉伸法和劈裂法进行系统的岩石抗拉强度试验，结果表明劈裂法的误差很大，在工程应用中应采用轴向拉伸法，并为此设计了万向接夹具，解决了轴向拉伸试验中试件轴线的对中问题。

分子动力学模拟单晶纳米铝丝的拉伸破坏

采用原子镶嵌势函数模拟单晶纳米铝丝在受单向拉伸时的变形破坏过程,分析了纳米铝丝的力学性能及微缺陷形成与演化过程。模拟表明纳米金属丝在无外载荷状态存在本征应力,原子缺陷从自由表面开始向内部扩展。自由表面发射位错,位错的移动消耗能量导致了纳米丝的塑性,自由表面原子的不稳定运动降低了纳米丝的强度。模拟得到单晶铝纳米丝的弹性模量和断裂强度,证明纳米丝的破坏从能量平衡角度符合Griffith断裂理论。

载荷作用下多杆汇交问题的通解

用位移法推导出载荷作用下多杆汇交问题的通解,避免了列出复杂的几何关系.通过算例表明,无论是静定还是超静定问题,都可用其求解.

钢纤维混凝土轴拉初裂强度的计算方法

钢纤维混凝土轴拉初强度是确定钢纤维混凝土抗裂度的重要指标 ,也是间接衡量钢纤维混凝土其它力学性能的指标 .通过对钢纤维混凝土轴拉试验结果的分析 ,研究了钢纤维外形和体积率、混凝土强度等级对钢纤维混凝土轴拉初裂强度的影响 .结果表明 :混凝土轴拉初裂强度分别随钢纤维体积率的增大和混凝土强度等级的提高而增大 .最后 ,建立了钢纤维混凝土轴拉初裂强度的计算模型 ,提出了钢纤维混凝土轴拉初裂强度的计算公式 ,供修订我国的《钢纤维混凝土设计与施工规程》以及工程设计与施工参考 .

岩体锚件轴向拔力计算

根据力的矢量平衡原理和工程情况,推导出不同角度斜拉状态下的岩体锚件轴向拔力基本式。采用预设参数法进行基本式验算和模拟斜拉状态下的岩体锚件抗拔试验,由试验结果和基本式函数图形分析出式中的平衡参数值,建立斜拉状况下岩体锚件轴向拔力计算式,用其计算岩体锚件不同角度的轴向拔力。该式可为岩体锚件(索、杆)工程、地灾治理中的牵引锚固工程、锚索锚固等工程设计和施工提供可供参考的计算依据,具有较好的应用价值和工程意义。

一种隔水管-导管顶张力优选方法

随着深水勘探向超深水发展,海洋的环境越发恶劣,隔水管-导管系统易发生屈曲和交变应力疲劳等稳定性问题。鉴于此,建立了考虑钻井液上返条件下的隔水管-井口-导管的整体有效轴向力方程,对系统轴向力进行精确计算;并将陆地钻井的中性点概念引入海洋钻井,保证隔水管-导管系统的中性点落在BOP上,然后综合考虑张力设备能力和立管强度等因素对顶张力进行优选。该方法分析了钻井液密度与返速对轴向力分布的影响,提升了系统有效轴向力的计算精度,能够优选出符合实际工况的顶张力值,保证了隔水管-导管系统的稳定。研究结果可为工程实际应用提供参考。

钢板组合剪力墙轴心受拉性能研究

当结构的高宽比较大时,在设防与罕遇地震作用下高烈度区的超高层结构的核心筒剪力墙可能承受倾覆力矩引起的巨大拉力,垂直于地震作用方向的核心筒翼墙受力状态接近于轴心受拉。由于混凝土抗拉强度较小,常采用钢板组合剪力墙来抵抗较大的墙肢拉力。采用非线性有限元法,对钢板组合剪力墙在轴心受拉作用下的开裂荷载、刚度变化、滞回性能与受拉承载力进行了较为全面的研究,表明混凝土对构件的轴拉承载力与刚度具有一定贡献。给出了钢板组合剪力墙在轴心受拉状态下最大裂缝宽度的计算方法,分析了墙体含钢率以及型钢、钢筋布置方式对裂缝宽度的影响。钢板组合剪力墙轴心受拉缩尺模型试验结果表明,有限元数值分析与模型试验吻合良好。在此基础上,提出了钢板组合剪力墙受拉状态下的设计建议。

预应力轴心受拉钢构件抗火性能研究(Ⅲ):实用设计方法

为研究预应力轴心受拉钢构件的抗火性能,利用传热学原理对火灾下预应力轴心受拉钢构件的温度分布进行了理论分析,得出了任意爆火时刻预应力索温度的差分计算式。分析表明:火灾下拉索升温随拉索的等效直径增加而降低,随预应力钢管的温度升高而升高。利用索温度的差分计算式以及抗火设计基本思路,推导出预应力轴心受拉钢构件临界温度的简化计算方法,并采用试验研究、有限元方法对计算方法进行了验证。该计算方法表明构件的临界温度随着约束刚度比的增加而升高,随着荷载比的增加而降低。

张力减径过程中电机功率的理论计算及分析

结合宝钢钢管厂的实际情况 ,从一般能量原理出发 ,采用轴对称模型 ,利用上限法推导出可以计算电机功率的多变量公式 ,并从理论上计算出在张减过程中电机负功率的存在。实践证明 ,该公式的计算结果与实际情况基本一致 ,可以作为经验公式指导生产。

轴向变速黏弹性Timoshenko梁的非线性振动

研究了轴向加速黏弹性Timoshenko梁的非线性参数振动.参数激励是由径向变化张力和轴向速度波动引起的.引入了取决于轴向加速度的径向变化张力,同时还考虑了有限支撑刚度对张力的影响.应用广义哈密尔顿原理建立了Timoshenko梁耦合平面运动的控制方程和相关的边界条件.黏弹性本构关系采用Kelvin模型并引入物质时间导数.耦合方程简化为具有随时间和空间变化系数的积分--偏微分型非线性方程.采用直接多尺度法分析了Timoshenko梁的组合参数共振.根据可解性条件得到了Timoshenko梁的稳态响应,并应用Routh--Hurvitz判据确定了稳态响应的稳定性.最后通过一系列数值例子描述了黏弹性系数、平均轴向速度、剪切变形系数、转动惯量系数、速度脉动幅值、有限支撑刚度参数以及非线性系数对稳态响应的影响.

光纤动态疲劳参数的两种测试方法及其差异分析

由光纤筛选实验寿命预期模型可知,影响光纤寿命的主要参数有威布尔指数m、应力腐蚀敏感性参数n和筛选应力与静态应力比值。文章重点讨论了轴向张力法和两点弯曲法对光纤寿命的重要评价指数动态疲劳参数Nd值的影响及判定。对两种测试方法测得的G.652D光纤的Nd值进行统计,对优缺点进行了分析。结果表明,轴向张力拉伸法可以很好地发现光纤强度问题,但实现过程中光纤容易打滑,而两点弯曲法则相反。在实际测试过程中应综合使用两种测试方法。

铍材微屈服强度测试方法

介绍了一种特殊材料——铍的特点,重点介绍了铍材微屈服强度测试用的仪器设备、试验方法及步骤,列举了试验结果并作出了结论.

最优输运无网格方法及其在液滴表面张力效应模拟中的应用

基于网格的数值方法(如有限元、有限体积、有限差分等)在大变形、不连续等问题中遇到挑战,因此人们提出了多种无网格方法.最优输运无网格方法是一种新型拉格朗日无网格方法,但是继承了有限元方法在边界表征、边界处理等方面的优势,在表面张力模拟中具有较大潜力.基于拉格朗日方程,通过将表面张力势能加入拉格朗日函数,得到的表面张力广义力精确地作用在流体表面,而且表面张力系数是唯一的输入参数.给出了最优输运无网格方法轴对称离散格式.通过对二维/三维泊肃叶流、静止和振动的液滴、液滴变形等典型问题的仿真分析,验证了最优输运无网格方法在表面张力问题模拟中的精度和收敛性.

弹性杆轴向拉力测定实验中振动频率识别方法研究

用频率法测试两端固支的弹性杆轴向拉力时,试验机及其夹具的振动会对杆件振动信号的测量和识别造成干扰,容易导致振动频率及阶次误判;提出了利用弹性杆在无约束自由振动下的频率作为基准值,对实验中杆的振动频率进行修正的方法,得到了弹性杆准确的振动频率及阶次;并发现试验机及其夹具对于两端铰支弹性杆的振动频率的识别不会产生影响;随着弹性杆长径比的增加,试验机及其夹具对两端固支的弹性杆振动频率识别产生的干扰逐渐减小,当轴向拉力不断加大时,这种干扰也呈现下降趋势。

钢纤维间距理论在混凝土轴拉初裂强度计算中的应用

通过对钢纤维混凝土轴拉试验结果的分析 ,研究了钢纤维体积率、混凝土强度等级对钢纤维混凝土轴拉初裂强度的影响。结果表明 :混凝土轴拉初裂强度分别随钢纤维体积率的增大和混凝土强度等级的提高而增大。最后 ,按照断裂力学理论建立了钢纤维混凝土轴拉初裂强度的计算模型 ,提出了钢纤维混凝土轴拉初裂强度的计算公式 ,供修订我国的《钢纤维混凝土设计与施工规程》

轮带系统横向振动的行波消去法

考虑作动器中张紧轮质量的影响,研究轴向运动弦线和作动器所组成的耦合系统的横向振动控制。此系统被作动器分成受控和未控两部分,在频域内利用Green函数法求解出系统的响应,采用行波消去法设计出控制律。在初始条件和激励作用下,利用Durbin拉氏变换数值反演法将受控系统的振动响应转化到时域内,并利用Matlab进行数值仿真。算例结果表明:在脉冲激励和正弦激励作用下,系统振动在3秒内分别减小到0和未受控制时的1/5,验证了控制律的有效性。

时变张力作用下轴向运动梁的分岔与混沌

轴向运动结构的横向参激振动一直是非线性动力学领域的研究热点之一.目前研究较多的是轴向速度摄动的动力学模型,参数激励由速度的简谐波动产生.但在工程应用中,存在轴向张力波动的运动结构较为广泛,而针对轴向张力摄动的模型研究较少.本文研究了时变张力作用下轴向变速运动黏弹性梁的分岔与混沌.考虑随着时间周期性变化的轴向张力,计入线性黏性阻尼,采用Kelvin模型的黏弹性本构关系,给出了梁横向非线性振动的积分--偏微分控制方程.首先应用四阶Galerkin截断方法将控制方程离散化,然后采用四阶Runge-Kutta方法计算系统的数值解,进而确定其动力学行为.基于梁中点的横向位移和速度的数值结果,仿真了梁沿平均轴速、张力摄动幅值、张力摄动频率以及黏弹性系数变化的倍周期分岔与混沌运动,并且通过计算系统的最大李雅普诺夫指数来识别其混沌行为.结果表明:较小的平均轴速有助于梁的周期运动,梁在临界速度附近容易发生倍周期分岔与混沌行为.随着张力摄动幅值的增大,梁的振动幅值的混沌区间不断增大.较小的黏弹性系数和张力摄动频率更容易使梁发生混沌运动.最后,给出时程图、频谱图、相图以及Poincaré映射图来确定梁的混沌运动.

等壁厚钢管桩横向焊缝应力集中系数的数值模拟

大型海洋工程结构多常用钢管桩,在钢管桩的制作和安装过程中通常会产生环向对接焊缝,由管节偏位引起的环向焊缝应力集中现象是焊缝疲劳热点应力评估和焊缝疲劳安全分析的重要影响因素。通过实用近似分析方法,研究在轴向拉力和平面内弯矩单独作用下等壁厚对接焊缝应力集中问题,得出等壁厚拉弯构件对接焊缝应力集中系数的近似计算公式;根据对钢管桩模型案例的试算,该近似公式的计算结果与ANSYS有限元数值模拟结果非常接近,可供实际工程参考。