Behavior and design method of square-tubed reinforced concrete short columns under axial compression

The behavior of square-tubed reinforced concrete (STRC) short columns subjected to axial compression was studied in detail with an accurate nonlinear finite element model (FEM) . Different width to thickness ratios (D/t = 50 150) of the steel tube and the compressive strength of concrete (C80 and C50) were adopted in this research. The axial load strength,steel tube strain and load-shortening response were determined from FEM and the analysis results from FEM were compared with those from experiment. The analysis and test results indicate that the concrete strength little affectes the confinement of the steel tube on the concrete. The transverse stress of the tube at the axial load point increases with the increment in the width to thickness ratio. Based on the results from FEM and experiment,a formula for the prediction of the axial load strength was proposed in this paper.

基于轴线方向不等宽度磁极结构的表贴式永磁同步电机极频振动的削弱

针对一台10极12槽表贴式永磁同步电机的极频振动问题,提出了一种轴线方向不等宽度磁极结构的削弱方案。该方案可以在保证电机转矩密度前提下,有效降低电机的极频振动。首先,根据麦克斯韦张量法,推导出电机径向电磁力的解析表达式,并建立了作用在电机定子齿部电磁力模型;同时,对样机中产生极频电磁力谐波的因素进行了分析研究。然后,通过有限元仿真分析,介绍了利用轴线方向不等宽度磁极结构降低极频电磁力的基本机理,并对优化前后的电机的电磁性能和振动加速度进行了比较分析。最后,研究结果表明,采用轴线方向不等宽度磁极结构能够有效地减弱极频电磁力谐波和振动,同时保持电机的转矩密度,证实了优化方案的有效性。

宽轴比波束双频带北斗导航天线设计

[目的]为了有效拓宽北斗天线3 dB轴比波束宽度,提出一种加载寄生单元的开槽叠层微带贴片天线。[方法]通过叠层基板结构实现北斗双频带特性,并通过开槽拓宽双频段带宽,在贴片边缘切角实现双频带圆极化;同时在贴片周围加载L形寄生单元来拓宽天线的3 dB轴比波束宽度。[结果]实测和仿真结果吻合度较高,在北斗B1和B2频段的相对带宽为3%和7.5%;3 dB轴比波束宽度可达到180°和176°;增益最高可达6 dBi。在北斗接收机试验中,天线搜星数量能达到17颗以上,定位精度在米级以内。[结论]所设计的双频带北斗导航天线具有宽轴比波束宽度和高定位精度,研究结果可为小型北斗导航天线的设计提供参考。

一种等齿顶宽的螺杆真空泵单头变螺距转子型线

一种适用于无油螺杆真空泵的单头变螺距螺杆转子新型线,其端面型线依次由齿根圆、摆线、齿顶圆和渐开线线顺序相接组成;该型线的主要特征是:当端面型线沿轴向作变螺距螺旋展开过程中,转子螺旋导程由排气端向吸气端逐渐增大,同时其渐开线的发生圆半径则逐渐变小,使转子齿形面的齿顶宽可以保持不变,因此能够增大吸气端的吸气容积,降低排气端的气体返流泄漏,从而提高泵的抽速和极限真空度.文章中给出了端面型线的极坐标方程、轴向展开方程和渐开线发生圆半径的计算方程,可供设计人员参考借鉴。

无油润滑压缩机导向环轴向宽度设计的研究

无油润滑压缩机导向环轴向宽度的传统设计方法将活塞组件的重量作为导向环所承受的载荷,忽略了数倍于活塞组件重量的侧压力的影响,造成轴向宽度过短,缩短使用寿命;另外,承压表面许用比压的取值过小,导致轴向宽度过长,不利于活塞和气缸的加工。对轴向宽度设计方法进行了改进,把侧压力和活塞组件的重量共同作为导向环承受的载荷,比压控制在0.06～0.10MPa以下,所设计的导向环应用在SW-2.5/7型全无油润滑压缩机上寿命达8000h以上。

矩形钢管约束钢筋混凝土超短柱滞回性能试验

为研究矩形钢管约束钢筋混凝土超短柱的滞回性能,进行了4个矩形钢管约束钢筋混凝土超短柱和2个普通钢筋混凝土对比试件的试验研究.主要参数为轴压比(0.3,0.5)和钢管宽厚比(111,166);6个试件的剪跨比均为1.0.试验结果表明:普通钢筋混凝土超短柱的破坏模式为剪切破坏,延性和耗能性能较差;钢管约束钢筋混凝土超短柱中,钢管对混凝土产生有效约束作用,因此构件未发生剪切破坏,延性、弹塑性变形能力和耗能性能显著高于钢筋混凝土对比试件;随轴压比提高,矩形钢管约束钢筋混凝土超短柱的承载力提高,但延性稍有降低.在本文试验研究范围内,钢管的宽厚比对矩形钢管约束混凝土超短柱的抗震性能无显著影响.

电磁膨胀环实验设计的关键因素

为了更好地研究电磁膨胀环实验加载技术,利用带有电磁模块的LS-DYNA三维动力学有限元程序对电磁膨胀环加载过程进行三维数值模拟。分析了螺线圈绕法、加载电流波形、膨胀环截面尺寸和轴向位移对电磁膨胀环实验结果的影响。计算结果表明,连接带缺口螺线圈的圆圈绕线方法优于均匀过渡绕法,加载电流峰值与膨胀环径向速度峰值近似成线性关系,适当增加膨胀环截面轴向的宽度可提高膨胀环运动稳定性,双螺线圈模型可有效减小膨胀环轴向位移。

预应力钢绞线加固受损钢筋混凝土柱轴心受压试验研究

通过5根预应力钢绞线加固受损钢筋混凝土柱轴心受压试验,研究了受损柱在预应力钢绞线加固后的破坏特征和破坏机理,以裂缝宽度作为受损指标,对比了不同受损程度下加固柱的极限承载力和延性。试验结果表明,预应力钢绞线加固方式充分发挥了钢绞线的约束能力,极大地改善了原构件的力学性能;受损柱极限承载力得到了提高,其延性也得到了明显的改善。在分析其破坏机理的基础上,提出了预应力钢绞线加固受损钢筋混凝土柱的极限承载力计算公式,为该加固方式的应用提供了参考依据。

反复荷载下矩形钢管混凝土柱的抗震性能Ⅰ:试验研究

本文介绍了16根1/2比例的矩形钢管混凝土柱在常轴力和侧向低周反复荷载作用下的抗震性能试验研究,描述了构件的非线性发展过程及破坏形态,研究了不同试验参数(包括柱的轴压比、截面长宽比、含钢率、加载方向等)对矩形钢管混凝土柱抗震性能的影响。本文的工作可为矩形钢管混凝土结构的工程实践及相关标准的编制修订提供参考。

轴拉构件保护层外内裂缝宽度比试验研究

通过理论分析与实验研究,提出了轴拉构件保护层外内裂缝宽度比的计算公式,且分析了公 式计算值与实测值的符合程度及其影响因素.

方钢管混凝土柱-钢梁外加强环节点的非线性有限元分析

目的研究环板宽度和柱轴压比对方钢管混凝土柱-钢梁外加强环节点力学性能的影响.方法采用ABAQUS有限元程序,对方钢管混凝土柱-钢梁外加强环节点进行非线性分析,计算和分析了外环板节点受力的荷载-变形全过程关系曲线.结果给出了有限元计算中钢材和混凝土本构关系模型、钢管及其核心混凝土之间界面模型等确定方法,分析柱端水平荷载-水平位移(P-Δ)骨架曲线,并提出了合理的环板宽度设计建议,理论计算结果与试验结果吻合较好.结论柱轴压比的增大和环板宽度的减小,都会降低节点水平极限承载力;按现有规程设计外加强环是安全可靠的,但环板宽度可按2/3设计就已满足抗震要求的承载力和刚度.

焊接薄壁箱形构件设计方法研究

焊接薄壁箱形构件板件的宽厚比较大,受压板件出现局部屈曲,可以采用有效宽度的概念确定构件的正截面承载力。本文在参照国内外钢结构设计规范的基础上,根据板件的应力状态,提出焊接薄壁箱形构件有效截面的计算方法,同时考虑受压较小板件应力值较低对有效宽度的有利影响和有效截面形心与箱形构件形心之间的偏移量,给出构件在拉、压、双弯、双剪、扭作用下的构件承载力计算公式,供结构设计人员参考。

混凝土劈裂抗拉强度与轴心抗拉强度关系研究

国内外学者对混凝土劈拉与轴拉强度的强度关系的研究结论并不一致,为更好地研究两者强度关系,基于黏聚裂纹模型理论,进行了的圆柱体试件尺寸为150 mm×300 mm,垫条宽度变化范围为5～20 mm共8个级别的劈拉试验和尺寸为100 mm×100 mm×550 mm的棱柱体轴拉试验。建立了劈拉强度和直拉强度关系比fts/ft与圆柱体试件直径和特征长度比D/Lch的回归方程,并给出了公式中参数的取值,对大体积混凝土结构的设计及检测有一定的参考价值。

叶梢小翼宽度对泵壳脉动压力影响的数值分析

叶片梢部加小翼可以改进喷水推进泵空泡性能,但由于叶梢小翼具有一定的宽度和厚度,会影响泵的水动力性能。在试验中发现叶梢增加小翼后,泵壳上的脉动压力发生变化。为分析叶梢不同宽度的小翼对泵壳脉动压力的影响,利用三维建模软件,针对某一轴流泵,保持叶梢间隙不变,在叶片梢部加装不同宽度的小翼,通过数值计算方法分析了梢部小翼对喷水推进泵水动力性能的影响。再通过非定常流场计算,分析叶梢小翼宽度对泵壳脉动压力的影响。结果表明:在该叶梢小翼宽度变化范围内,随着小翼宽度的增加,泵壳脉动压力先减小后增加。

轴向磁通永磁发电机定子绕组结构改进及特性分析

针对成型永磁风力发电机气隙磁场调节困难、难以提高发电机性能的问题,文章通过推导轴向磁通定子无铁芯永磁发电机在基波与谐波磁场下的绕组系数和电动势方程,采用改变线圈边宽和厚度2种方法来提高发电机性能。实验分析结果表明:绕组空间布局对发电机性能有显著的影响,改进后的发电机电压波形正弦性畸变率THD为2.4%,比改进前减少54%,效率达到90%,比改进前提高了3.3%。采用该方法设计出的风力发电机性能较好,具有一定的使用价值。

冷成型薄壁C型钢构件压弯滞回性能的数值分析

应用大型有限元软件ABAQU S,采用考虑几何和材料非线性的S4R 5壳单元和线性随动强化模型,考虑角部冷成型强化效应的影响,建立了常轴力、循环弯矩荷载作用下的C型钢构件有限元模型,分析了构件宽厚比和轴压比对冷成型薄壁C型钢构件滞回性能的影响。分析结果表明:宽厚比和轴压比对构件滞回性能影响显著,随着宽厚比的增加,构件承载、转动以及塑性变形能力降低;随着轴压比增加,构件的最大承载力降低,承载力退化。

一种新型螺栓连接预制剪力墙抗震性能分析

在预制装配式剪力墙结构中,预制构件之间的可靠连接是学者们关注的焦点。为避免施工过程中接缝处繁琐的后浇过程,提出一种新型预制剪力墙水平接缝连接方式,并对其抗震性能进行研究。通过建立现浇整体式剪力墙精细化有限元模型,对其抗震性能进行分析,并与试验结果进行对比,验证该模型的可靠性。基于此,建立采用新型连接方式的预制剪力墙与同尺寸的现浇整体式剪力墙有限元模型,分别分析轴压比和高宽比的变化对其抗震性能的影响。结果表明:模型YZ 3正向及反向加载的承载能力分别比XJ 3高3.3%和5.4%,模型YZ 1极限承载力比模型XJ 1高4.8%,即相同条件下,预制剪力墙的承载能力比现浇剪力墙的承载能力高,且随轴压比的增大预制剪力墙的承载能力增大越明显。随着高宽比的减小,模型YZ 4及模型YZ 5与YZ 2相比,极限承载力分别提高44.2%和79.0%,初始刚度分别提高18.0%和47.1%。新型预制剪力墙承载能力随高宽比变小逐渐变强,初始刚度逐渐变大;新型预制剪力墙的延性较现浇整体式剪力墙的延性好,抗震性能基本相似。新型连接方式能有效地传递钢筋应力,可以作为一种可靠的连接方式。

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。

十字形钢异形截面压弯构件的滞回性能研究

利用大型通用有限元分析软件ANSYS分析了十字形钢异形截面压弯构件受常轴力、循环弯矩作用下的滞回性能、强度、变形、延性及破坏特征,得到其滞回性能的主要影响因素及影响规律,可为抗震设防区采用十字形钢异形柱设计提供依据。

新型高强混凝土组合剪力墙受剪性能研究

为了提高高强混凝土剪力墙的延性和耗能能力,同时不削弱墙体的刚度和承载力,提出了双钢板高强混凝土组合剪力墙.利用Abaqus有限元分析软件,建立了无暗柱型与方钢管暗柱型两种双钢板高强混凝土组合剪力墙模型,分析了高宽比和轴压比对这两种组合剪力墙承载力和延性的影响,并对外侧钢板与混凝土的相互作用进行了分析.结果表明:随着高宽比的减小,这两种组合剪力墙承载力和弹性阶段刚度明显提高,破坏形态也由弯曲破坏向剪切破坏过渡.随着轴压比增大,无暗柱型组合剪力墙承载力下降,延性降低;方钢管暗柱型组合剪力墙承载力和刚度变化不大,延性呈下降趋势.设置方钢管暗柱可以加强对墙肢的约束,有效提高双钢板高强混凝土组合剪力墙的承载力和延性.