木塑空心柱轴压力学性能试验与有限元分析

为探究木塑复合材料用作低密度装配式建筑承重柱的可行性,通过材性测试和轴压试验评估共挤出木塑空心柱的轴压力学性能,并利用ABAQUS有限元分析软件模拟探究木塑空心柱壁厚、长细比和内置薄壁圆钢管壁厚对其极限承载力、变形能力和破坏模式的影响。模拟分析结果与试验测试数据高度一致,验证了模拟方法的有效性。试验研究表明,木塑空心柱主要通过局部压溃破坏,并表现出明显的弹塑性阶段。有限元分析结果表明,增加壁厚能提高木塑空心柱的初始刚度和极限承载力,其中8 mm厚度在成本、重量及承载能力方面具有最佳性价比。随着长细比的增加,木塑空心柱的承载力和刚度逐渐降低,破坏模式也从强度破坏转向失稳破坏。内置3 mm薄壁钢管显著增强了木塑空心柱的承载力和延性,其力学性能能够满足建筑对抗压承重构件的要求。

考虑材料非线性的RC冷却塔风致动力破坏研究

为明确RC冷却塔的风致动力破坏过程和极限脉动风荷载,采用ABAQUS对一代表性结构进行了计算。以分层壳单元模拟塔筒,分别采用塑性损伤模型和双折线模型模拟混凝土和钢筋的非线性本构,在对该塔规范静风极限承载力计算以及与既有弥散开裂模型结果对比的基础上,进行了试验脉动风荷载下的动力增量分析(IDA),结合变形模式、位移IDA曲线、裂缝分布、应力发展、塑性和刚度演化等方面对塔筒的破坏过程进行了系统阐述,并与静风破坏过程进行了对比。结果表明:静风荷载下,塑性损伤模型所得结构开裂荷载与弥散开裂模型结果一致,但前者所得结构极限荷载略高,结构延性更好;静力和动力风荷载作用下的结果差异来自本构模型、荷载模式和动力效应;脉动风荷载作用下RC冷却塔的结构破坏依然源于迎风子午向受拉导致的塔筒开裂和钢筋屈服,但应更关注塔筒大范围开裂导致的结构刚度下降:动力风荷载作用下塔筒破坏(V_(0)=57 m/s)时混凝土受拉开裂单元比例为63.13%,明显高于静风作用下的结果。

起吊眼板的结构非线性响应分析

气垫船船体起吊主要通过起吊眼板来实现,眼板结构直接关系到船体建造与运输过程中的可靠性与安全性。起吊过程中,销轴与眼板之间属于接触问题,是一种典型的边界条件非线性问题,为了研究其结构受力情况,本文讨论了多种对眼板强度校核的理论计算方法,并以加敷板的C型铝合金眼板为例用LS-DYNA有限元软件对起吊接触问题进行了模拟仿真,在考虑销轴是否变形2种情况下,分析校核了不同起吊速度下眼板结构强度,并对仿真结果进行了对比分析。同时考虑材料的非线性,采用塑性极限方法对眼板的进行极限载荷分析,得到眼板塑性极限承载能力,并定义得到极限载荷系数,以保证眼板使用的安全可靠性。上述研究可以为该形式下铝合金起吊眼板的实际应用提供切实可行的理论指导性意见。

基于二阶梁柱单元的精细塑性铰算法

采用精细塑性铰法考虑残余应力和逐步塑性,并引入弓形效应来提高计算精度,同时基于截面组合法建立的工字形或H形截面的屈服面方程进行严格推导,提出一种单元恢复力迭代算法,减少了半理论半经验公式的使用。此外,所采用的梁柱单元还可以考虑梁构件剪切变形和几何初始缺陷的影响。相比之前的方法,该方法能在进行塑性铰分析的同时,在单元的轴力表达式中考虑二阶效应,更全面地考虑非线性因素影响。最后,通过两个经典算例的对比,证明了该方法具有高效率和高精度的特点。

球形封头开孔补强四种设计方法对比

本文简要介绍了如何使用解析法、应力分类法、极限载荷法和弹塑性分析法确定压力容器结构的最大允许载荷,并以球壳模型和球壳+接管模型为算例,分别使用上述四种方法确定结构的最大允许载荷,通过对数值计算结果的对比分析得出以下结论 :常规设计方法的安全裕量随着厚径比的增大而逐渐减小,在使用常规设计法确定结构尺寸时,对于壁厚较大的设备应适当提高设计裕量;使用应力分类法确定厚壁容器的结构尺寸时可能偏于危险,此时应采用更为合理的极限载荷分析法或者弹塑性应力分析法。

钢与混凝土连续组合梁的塑性性能

对于两跨及三跨的钢与混凝土连续组合梁 ,提出简化塑性理论 ,推导出集中荷载下梁负弯矩区极限抵抗矩及极限荷载的计算公式 ,给出连续组合梁调幅系数的确定方法 ,对比组合梁实测与与计算的负弯矩区极限抵抗矩、极限荷载及调幅系数 ,误差分别为 7% ,10 %和 2 0 % ·

钢结构塑性设计与钢材的应变硬化性能

从钢结构塑性设计基本原理入手 ,分析了塑性设计中引入材料理想弹塑性假定的实质。以此为基础 ,首先从理论上解释了没有应变硬化性能的材料不能用于结构塑性设计的原因 ,然后又用试验数据说明了应变硬化性能过弱的材料也不能用于塑性设计。

大型铸钢节点极限荷载及破坏机理分析

结合成都某工程管桁架屋盖的大型铸钢节点,运用有限元技术采用线性强化弹塑性本构模型对铸钢节点进行极限状态分析。结果表明,铸钢节点在极限荷载下会产生很大的累积塑性应变;且随着塑性区的开展,节点应力极值位置与弹性阶段不同。在铸钢节点极限承载机理研究中,首次提出了采用速率型张量的大应变几何非线性问题;给出了铸钢节点破坏失效的判别标准;并指明铸钢节点设计必需进行极限状态分析才能确定其最薄弱位置,为正确认识铸钢节点的破坏形式、破坏机理以及铸钢节点设计提供依据。

软弱夹层的极限荷载分析

岩土体中的软弱夹层是一种广泛存在的地质体,由于其力学性质较差,容易给工程建设带来安全隐患,对其稳定性的研究逐步引起重视。根据塑性极限平衡分析方法,针对软弱夹层的承载稳定问题,将软弱夹层上下土层当作准刚性层,基于修正Prandtl挤压理论解答对软弱夹层的极限荷载进行了计算。分析过程中认为,准刚性层间的软弱夹层在极限状态下发生塑性挤出破坏,考虑到Prandtl挤压理论的剪应力解答在x方向上的不足,结合不同的边界应力条件,对软弱夹层中的应力分量和夹层表面的极限荷载进行了重新求解。推导的极限荷载实用计算式能综合考虑软弱夹层面的摩擦条件、土层自重及夹层周围的受力状态等因素,并与其他理论计算式的结果进行了对比分析。计算结果分析表明,不考虑土重时,该方法计算的夹层极限荷载随厚度变化规律与Prandtl方法基本一致;考虑土重影响时,该方法计算结果与规范法相似,但在夹层较厚时能更明确地反映宽度对极限荷载的影响。此外,夹层上下边界的摩擦条件对极限荷载的影响程度随夹层宽厚比的不同而变化,对于一定厚度的夹层存在几乎不受摩擦条件影响的临界宽度。其研究结果可为软弱夹层的承载稳定分析提供参考。

火灾场钢筋混凝土简支梁抗弯性能分析

通过对火灾中钢筋混凝土简支梁截面温度场和材料热力学性能分析,将混凝土分为弹性区和塑性区来分别计算其强度,建立了火灾场简支梁截面内混凝土应力和梁极限抗弯承载力的计算公式,通过具体算例分析了钢筋混凝土简支梁截面温度场和极限承载力的变化规律和原因。

基于统一强度理论冻结壁应力场和位移场研究

采用统一强度理论,将冻结壁视为无限长空间轴对称弹塑性厚壁圆筒,对冻结壁进行弹塑性分析,推导了冻结壁的弹性极限荷载、弹塑性径向位移场、应力场和塑性极限荷载。将理论计算结果与文献工程实例实测数据作了比较,结果吻合较好,验证了理论公式的正确性。并进一步分析了塑性极限荷载P_p与粘聚力c之比,与强度理论参数b、内摩擦角(?)和内、外半径之比r_e/r_i之间的关系。该结果为冻结壁的设计提供了一定的理论依据,对工程设计有一定的参考价值。

桥梁结构极限承载力分析的截面内力塑性系数法

基于 U.L.列式单元增量平衡方程 ,提出了一种建立钢筋混凝土梁单元弹塑性刚度矩阵的新方法——单元节点截面内力塑性系数法 ,并编制了相应的计算程序。用该方法计算了两个大型单拱面预应力混凝土系杆拱桥模型。结果表明 。

钢筋混凝土梁火灾承载力及等效楼面荷载分析

根据梁截面火灾温度场,将梁截面混凝土分为弹性区和塑性区2部分计算火灾场梁极限承载力,并采用等效楼面活荷载描述火灾场高温对梁极限承载力的削弱,推导了相关的计算公式。通过算例与目前的梁极限承载力计算方法作了对比分析,详细论述了火灾场不同混凝土强度等级简支梁极限承载力和等效楼面活荷载的变化规律。

大跨度混合梁斜拉桥弹塑性极限承载力分析

为研究混合梁斜拉桥的弹塑性极限承载力,基于连续体三维虚功增量方程,建立空间薄壁梁单元的U.L.列式增量平衡方程,采用分段分块变刚度法计算单元的弹塑性刚度矩阵,并编制相应的斜拉桥弹塑性极限承载力空间分析程序ULCA。采用ULCA对某主跨480m的双塔三跨空间双索面混合梁斜拉桥成桥进行弹塑性极限承载力分析,分析结果表明:该桥的荷载安全系数k=3.146 5,因混凝土主梁受压区破坏而达到极限状态;材料非线性对边跨位移、索力及桥塔位移的影响远大于对中跨的影响;极限荷载作用下,材料非线性对主梁和桥塔的轴力基本无影响,但弯矩重分布比较明显。

二次受力RC梁增大截面加固配筋限值研究

通过分析在不同初始荷载下增大截面加固钢筋混凝土梁的极限破坏,研究二次受力对相对界限受压区高度和最大加固钢筋量的影响,得到加固梁发生塑性破坏时构件的相对界限受压区高度和加固钢筋的最大用量计算公式。利用有限元软件ABAQUS进行计算验证,计算结果与分析吻合较好。

考虑SD效应及初始缺陷影响的钢压杆弹塑性稳定分析

考虑钢压杆一般存在初变形和初偏心等初始缺陷及钢材拉压强度的差异,基于Jezek法推导在轴向偏心荷载作用下钢压杆弹塑性失稳破坏时的极限荷载公式.通过探讨SD效应、长细比及初始缺陷等因素对钢压杆弹塑性失稳破坏极限荷载的影响规律,拟合得到了两端简支的矩形截面钢压杆弹塑性极限荷载近似计算公式;所得解析理论与近似计算公式可以蜕化求解带初弯曲的轴压构件、带初偏心的压杆、理想的中心受压杆及压弯构件考虑SD效应时的弹塑性极限荷载.分析结果表明:考虑SD效应时钢压杆的弹塑性稳定极限荷载提高10.5%~12.2%.因此,在实际工程中考虑SD效应可以使钢压杆的强度得以充分发挥.

配筋梯度混凝土梁极限承载力分析

采用高强高性能混凝土替换普通混凝土压区形成了配筋梯度混凝土受弯结构构件,该类新型结构构件可达到使相对受压区高度易于满足截面容许受压区高度的目的.结合拉压区为异强混凝土的配筋梯度混凝土梁试验,获得了极限压应变、极限变形以及纯弯段箍筋应变等,着重分析了承载能力极限状态下平截面假定的适用性以及两类混凝土的整体工作性能.提出了配筋梯度混凝土受弯结构构件正截面承载力计算方法,探索了该类梁塑性铰转动能力与曲率延性.为配筋梯度混凝土受弯结构构件承载能力极限状态计算提供了理论支持与试验依据.

型钢混凝土剪力墙的设计方法

进行8个剪跨比为2.5的型钢混凝土剪力墙试件的拟静力试验。通过改变试件的轴压比、配箍特征值和配钢率,研究其在往复水平荷载作用下的破坏机理、滞回性能、变形能力以及耗能能力。在试验研究的基础上,对型钢混凝土剪力墙的设计方法进行研究。基于平截面假定并考虑约束边缘构件影响,分析型钢混凝土剪力墙屈服状态和承载力极限状态时的截面应力、应变分布,提出剪力墙的屈服承载力和极限承载力的计算方法;通过建立剪力墙顶点位移角与底部截面曲率和塑性铰区长度的关系,提出基于剪力墙顶点位移角的截面变形能力设计方法。基于分析结果,提出配箍特征值和约束边缘构件长度的建议。研究结果表明:这种剪力墙的破坏形态为墙底部截面约束区混凝土被压碎的弯曲型破坏;试件的滞回曲线饱满,没有明显的捏缩现象;采用本文所提公式所得计算值与试验值基本符合,说明所提出方法的可靠性。

具有圆孔的大薄板材料的统一极限解

采用俞茂宏统一强度理论对具有圆孔的大薄板材料进行了极限分析，得到了统一解形式。以往基于Ｔｒｅｓｃａ、Ｍｉｓｅｓ、双剪屈服准则以及Ｍｏｈｒ－Ｃｏｕｌｏｍｂ强度理论的极限解均为本文统一解的特例。此解可适应于不同性质的各类材料，合理地得出不同材料的相应解。

考虑层面滑移条件的软弱夹层极限荷载分析

针对现有岩土体中软弱夹层的极限荷载计算理论无法全面考虑层面滑移条件,且多数理论采用金属材料屈服准则,并不适用于具有内摩擦特性的岩土材料的问题,基于Prandtl塑性挤出破坏模式,采用主应力法和摩尔-库仑屈服准则,分析了3种层面滑移条件下软弱夹层极限荷载的变化规律及3种滑移条件的适用范围,得到了相应的极限荷载计算公式,并将其与薄层挤压理论及Prandtl理论进行了对比,指出了所述方法适用的夹层宽厚比范围。结果表明:软弱夹层的极限荷载随夹层宽厚比、强度参数、摩擦因数的增加而增大,但摩擦因数高于一定值以后极限荷载不再随之变化;夹层面滑移条件在强度较低时对极限荷载的影响不明显,极限荷载主要受夹层材料强度参数控制;软弱夹层强度逐渐提高时,夹层面的滑移条件对极限荷载的影响逐步变大,尤其在夹层宽厚比较大时更为显著;提出的极限荷载计算公式能较明确地反映夹层面滑移条件对极限荷载的影响,可以为岩土体中软弱夹层的稳定性分析提供参考。