面内开/闭弯载荷作用下压力管道弯头的塑性载荷研究

采用弹塑性有限元分析技术,将材料简化为理想弹塑性,同时考虑几何非线性影响,针对不同厚径比t/rm、相对弯曲半径R/rm和弯曲模式下有直管连接弯头的弹塑性行为进行了系统分析,在此基础上分别建立了便于工程应用的无缺陷弯头在开、闭弯作用下的塑性载荷估算式。试验研究表明本文建立的面内开/闭弯塑性载荷估算式能够满足工程实际需要。

平面内和平面外竖向荷载下低矮钢筋混凝土墙水平承载力研究

民用建筑中的剪力墙高宽比通常大于1,而高温气冷堆内的钢筋混凝土墙的高宽比一般小于1。为了研究低矮钢筋混凝土墙的失效机理,本文对平面内和平面外竖向荷载下,高宽比分别为0.33、0.5和1的12片低矮钢筋混凝土墙进行了水平承载力试验,对提出的墙水平承载力计算公式进行了验证。试验表明:低矮钢筋混凝土墙的破坏方式与一般的钢筋混凝土梁和柱有很大区别。在轴力和水平剪力作用下,低矮钢筋混凝土墙的破坏为斜开裂-剪摩擦机制;对于高度相同的墙,高宽比越小,剪切破坏时沿墙底剪摩擦段的长度越长;墙高宽比、轴压比和配筋率均对墙的水平承载力有影响;平面外竖向荷载下墙的水平承载力小于平面内竖向荷载下墙的水平承载力,墙水平承载力与平面外弯矩近似符合1/4圆关系。本文公式计算结果与试验结果符合良好。

爆破拆除冷却塔倾倒条件的研究

从理论上研究了定向爆破拆除冷却塔的倾倒条件,建立了结构极限弯矩和倾倒力矩的表达式。计算结果表明，当爆破切口圆心角为0.626×2π时，假设结构受压区和受拉区的钢筋和混凝土同时达到塑性状态，倾倒力矩仅为结构极限弯矩的1.09倍;若按照材料力学理论以受拉区的最大拉应力大于混凝土的抗拉强度为极限条件，则倾倒力矩为结构极限弯矩的2.91倍；若按照弹塑性理论分析，则倾倒力矩为结构极限弯矩的1.62倍。最后，文章分析了支撑部位的破坏过程。

复杂载荷下管道三通的塑性极限载荷

目前对于管道三通在内压和弯矩联合作用下的塑性极限载荷累积规律有三种不同的观点 ,即线性方程累积、抛物线方程累积和圆方程累积模式。文中采用非线性有限元方法分析内压与弯矩联合作用下 (包括面内弯矩和面外弯矩两种形式 )管道三通的塑性极限载荷 ,结果表明其累积形式基本上介于抛物线方程和圆方程之间 ,并且与结构几何参量有关。最后在数值分析的基础上提出复杂情况下考虑几何因素的三通塑性极限载荷工程估算式 ,并用试验结果进行验证。

焊制三通在面内弯矩作用下的塑性极限载荷

文中使用ANSYS软件对面内弯矩作用下的焊制管道三通进行了弹塑性有限元应力分析 ,建立了覆盖常用三通几何尺寸的塑性极限面内弯矩有限元解数据库 ,并拟合得到高精度的三通塑性极限面内弯矩计算公式 。

悬臂变截面空心柱受突加荷载作用的冲击分析

悬臂变截面空心柱是工程上应用较广的结构形式之一。根据冲击力学理论,考虑惯性力的影响,研究了悬臂变截面空心柱在突加荷载作用下的动力特性;基于不同荷载位置和荷载量值所对应的运动模式,推导了塑性铰的位置参数、杆件的加速度和弯矩、剪力的公式;分析了荷载值的大小、荷载作用位置、柱的跨度、横截面直径和壁厚对塑性铰位置参数和悬臂端点加速度的影响。结果表明:塑性铰的位置参数η与荷载位置参数ξ、直径D0以及壁厚th的关系基本相同;悬臂端的加速度aA随ξ、L、D0、th的变化趋势类似。

径向水平井造斜器内钻杆的弯曲状态分析

分析了连续管钻杆弯曲状态的各种影响因素及影响程度。结果表明 ,由于连续管材料变形强化度低 ,钻杆塑性变形有限 ,在分析钻杆反复弯曲应力状态时 ,可不考虑强化和塑性变形的面积效应。采用弹性刚塑性材料模型及平面应力假设 ,建立了内压作用下钻杆弹性层与曲率的关系以及钻杆的极限弯矩、应变中性层与轴向力、内压的关系。分析结果表明 ,钻杆弯曲主体的中性层随弯曲曲率的变化很小 ,但内压和轴向力对中性层的位置有明显影响 ;在内压和沿程阻力作用下 ,钻杆的弯曲表现为横截面变形的压弯特征和轴向弯曲的拉弯特征。这为控制钻杆的截面变形和设计造斜器滑道提供了理论基础。

周向缺陷位置对弯管承载能力的影响

以弯管为研究对象,采用有限元法对弯管中间横截面应力分布规律和塑性极限载荷进行研究,给出了弯管在内压和弯矩载荷下的应力分布情况,指出了弯矩载荷下弯管中间截面最大轴向应力点位置和计算公式,分析了中间截面上不同位置周向裂纹缺陷对弯管塑性极限弯矩载荷的影响。结果表明,对于弯曲半径比较小,径厚比较大的弯管应将周向裂纹缺陷定位在最大轴向应力点确定弯管弯矩承载能力,为进一步研究弯管塑性极限弯矩,完善弯管失效评定奠定基础。

钢筋混凝土连续梁弯矩调幅法的研究

通过对Ⅱ、Ⅲ级钢筋混凝土连续梁的对比试验,研究了Ⅲ级钢筋混凝土连续梁的弯矩调幅问题,探讨了不同钢筋型号、不同混凝土受压区高度对调幅限值的影响.试验证明;所有Ⅲ级钢筋混凝土连续梁均达到了充分内力重分布且都满足正常使用要求.本文提出了Ⅲ级钢筋混凝土连续梁的调幅限值及其适用条件.

在边缘弯矩和局部线性荷载共同作用下圆板的塑性极限分析

本文应用广义阶梯函数对承受边缘弯矩和局部线性分布荷载的简支圆板进行塑性极限分析。文中考虑了局部线性分布荷载的4种可能分布形式,给出了简支圆板在Tresca屈服条件下边缘弯矩和线性荷载所满足的关系式.

H形截面压弯钢构件板组弹塑性相关屈曲分析

建立轴压力和水平荷载作用下焊接H形截面钢构件有限元分析模型以模拟板组弹塑性相关屈曲性能,改变轴压比、翼缘宽厚比、腹板高厚比及翼缘-腹板厚度比等参数,进行一系列非特厚实截面钢构件弹塑性局部相关屈曲非线性有限元分析,获得一系列极限弯矩比与这些参数的相关曲线,表明极限弯矩比随轴压比和翼缘宽厚比增大而明显降低.得到精度较高的正则化极限弯矩比拟合公式,基于整体和局部等稳原则导出板组容许宽厚比相关曲线.在某些条件下,钢结构设计规范的翼缘和腹板宽厚比限值可能超出容许宽厚比相关曲线限定的参数范围.

面外弯矩作用下弯头极限载荷有限元分析

采用三维非线性有限元分析技术,将材料简化为理想弹塑性,同时考虑几何非线性影响,针对不同厚径比t/Do、相对弯曲半径R/Do下有直管连接的弯头在面外弯矩(弯曲位移方向垂直弯头轴线平面)作用下进行极限载荷分析,在此基础上建立了便于工程应用的无缺陷弯头的面外塑性极限弯矩估算式。试验结果表明面外弯矩载荷下塑性载荷估算式能够满足工程实际需要。

面内弯矩下双弯头组合管件的极限载荷研究

针对压力管道中最常见的组合型谱(长径双弯头)构成的组合管件,采用有限元分析法,研究了其在面内弯矩作用下的力学特性,得到了长径双弯头组合管件的塑性极限弯矩,并给出工程估算式。结果表明,组合管件是一种既安全又方便的新型压力管道元件,现有管件的极限载荷估算公式不适用于组合管件,是偏危险的;通过计算结果拟合出适合于工程应用的长径双弯头组合管件的塑性极限弯矩的工程估算式精度足够。研究成果对于组合管件的工程设计与安全使用具有重要的参考价值。

双向板弯矩实用计算方法研究

归纳分析了双向板的三种实用计算方法线弹性分析法、弯矩调幅法以及塑性极限分析法,建立了快捷精确的线弹性法的二次回归参数计算方法。结合实例比较了三种算法的技术经济性,对板的计算提出了设计建议。

杆件的塑性极限设计

根据具体实例分析和讨论了弹塑性杆件的弯矩和承载能力。对于不同的材料分别建立了一系列计算公式。

面内弯矩作用下薄壁弯头的极限载荷估算解

采用同时考虑材料和几何的非线性三维有限元数值分析技术,分析不同几何参数和不同弯曲模式下配直管连接薄壁弯头的弹塑性行为,研究几何参数和弯曲模式对弯头塑性承载能力的影响规律,获得了相应的极限载荷数值解,并在此基础上建立了极限载荷估算式。分析结果表明,在弯矩作用下,几何非线性对弯头塑性承载的影响显著;弯头在面内开弯载荷作用下的塑性行为与在闭弯载荷下的塑性行为差异很大,其塑性极限载荷值显著不同;弯头壁厚与其横截面半径的比值对弯头塑性承载能力的影响显著,其次为弯曲模式。

塑性理论在极端盖机设计中的应用

桩端盖机设计和生产必须解决塑性极限弯矩、配套电动机功率、工件下料尺寸等计算问题。把桩端盖机的工件加工过程视为一个塑性折弯过程,根据问题的特点,提出基于Tresca屈服准则的一种简化计算方法,解决了工件在塑性折弯过程中的受力分析、应力和变形分析等问题,得到相应的数学表达式。最后结合某厂生产实际给出了一个计算实例, 为桩端盖机设计提供了理论依据。

连续空心板满足承载能力要求的弯矩调幅限值研究

试验与理论结合,研究了圆管式空心连续板的塑性内力重分布性能与弯矩调幅限值问题。首先,进行了4块大比例尺的2跨连续板加载试验,实测了圆管式空心连续板在进入塑性状态后的塑性铰区长度与塑性铰转动能力等问题。然后,在试验研究基础上从理论上分析了圆管式空心连续板在固定荷载下满足承载能力要求的弯矩调幅限值问题。试验研究表明,在16.5%～30.7%的调幅幅度下圆管式空心连续板均能达到完全的内力重分布,而理论计算表明圆管式空心板的极限弯矩调幅值将达35.65%。通过试验与理论的综合研究,表明了这种类型的连续板具有良好的塑性内力重分布性能与较高的弯矩调幅限值。

简支圆板在复杂荷载作用下的塑性极限荷载统一解析解

本文采用双剪统一屈服准则对受线性荷载和边缘弯矩联合作用下的简支圆板进行了塑性极限分析,考虑了联合作用的两种形式,分别给出了统一的解析解。得到了极限荷载随不同屈服准则的变化曲线。对于不同的材料,本文均能给出相应的极限荷载。已有的Tresca准则、Von Mises准则、双剪应力准则的解答是文中解答的特例或逼近。本文得到的一系列有规则变化的解析解,可以适用于各种拉压强度相同材料的简支圆板的塑性极限荷载求解。文中统一解大于Tresca单剪理论解,它可以更好地发挥材料的强度潜力,工程应用可以取得明显的经济效益。

焊接H形截面钢柱板组弹塑性相关屈曲和容许宽厚比

建立了竖向轴压力和单调水平荷载作用下焊接H形截面悬臂钢柱板组弹塑性相关屈曲的有限元分析模型,通过改变轴压比、翼缘宽厚比、腹板高厚比及翼缘-腹板厚度比等参数,对非特厚实截面钢柱进行几何非线性和材料非线性有限元分析.然后,基于分析结果,利用最小相对误差拟合法得到极限弯矩比的实用计算公式.最后,基于整体-局部等稳原则导出板组容许宽厚比相关曲线方程,并通过算例对容许宽厚比相关曲线与钢结构设计规范的翼缘和腹板宽厚比限值曲线进行比较.结果表明:构件长细比较小时,规范规定的翼缘和腹板宽厚比限值可能超出容许宽厚比相关曲线限定的范围;翼缘宽厚比与腹板高厚比限值相关,并且两者均随轴压比、翼缘-腹板厚度比、构件长细比、塑性发展系数的变化而变化.