不锈钢芯板钎焊残余应力的有限元分析

利用有限元软件ABAQUS,采用热弹塑性有限元分析法对不锈钢芯板钎焊残余应力的大小及分布规律进行研究,并分析了各应力分量对钎焊接头区域的影响,最后探讨了钎料厚度、芯管厚度等8种因素对钎焊残余应力的影响。结果显示,不锈钢芯板中的钎焊残余应力主要集中分布在钎焊接头区域,在钎缝处有着较大的应力梯度。在钎缝处的纵向残余拉应力数值较大,是影响钎焊接头可靠性的主要因素。钎料厚度、搭接宽度及钎料种类对钎焊残余应力的影响较大,芯管厚度、面板厚度、芯管直径、芯管间距和钎焊温度对钎焊残余应力的影响很小。

不锈钢芯板一字形剪力墙抗震性能试验研究

为研究不锈钢芯板一字形剪力墙的抗震性能,完成了在不同轴压比、不同面板厚度以及不同芯管排布下,四个不锈钢芯板一字形剪力墙构件的拟静力试验,研究了构件在低周往复荷载作用下的变形特征和破坏模式,分析了构件在水平荷载作用下滞回曲线、骨架曲线、荷载特征值、延性系数、刚度退化、承载力退化以及耗能能力等抗震性能。试验结果表明:不锈钢芯板一字形剪力墙发生压弯破坏,且破坏形态均表现为构件根部位置的侧板与面板发生局部屈曲;面板厚度越大,承载力越高;当构件面板与侧板厚度相同时,可以保证面板与侧板能够协同工作,有较好的延性以及耗能能力;作为墙体两侧面板的连接件,芯管排布对构件抗震性能影响不大;增大轴压比会抑制面板的鼓曲,但会降低墙身的延性与耗能能力。

芯管交错排布不锈钢芯板楼板受力机理分析

为研究芯管交错排布的不锈钢芯板楼板受竖向荷载作用下的弯曲性能与剪切性能,对五个不同尺寸的不锈钢芯板单向板足尺试件以及一个跨中布置内隔板的不锈钢芯板双向板足尺试件进行试验研究与有限元模拟,对比两者结果验证了有限元模型的准确性,在此基础上对不锈钢芯板楼板的受力机理及弯曲刚度和剪切刚度进行分析,最后对不锈钢芯板楼板性能进行参数分析。试验及分析结果表明:不锈钢芯板楼板具有良好的静力学性能;不锈钢芯板楼板的变形以剪切变形为主,抗剪强度远小于抗弯强度;不锈钢芯板楼板的受力机理类似于空间空腹网架结构,相邻芯管之间面板的中点处可以近似认为面板仅有剪力和轴力而无弯矩,并提出了芯板单元的简化受力模型;芯管交错排布的不锈钢芯板楼板弯曲性能可以认为是正交各向同性的,剪切性能是正交各向异性的;面板厚度是影响剪切刚度的最主要因素;布置隔板可以有效提高不锈钢芯板楼板的承载力且降低挠度。

不锈钢芯板一字形墙压弯承载力研究及有限元分析

为了解不锈钢芯板墙在轴力和弯矩共同作用下的受力性能,对4片不锈钢芯板墙进行了足尺模型压弯试验,分析了墙肢的位移变化、应力分布特征和极限承载能力。采用ABAQUS软件建模,将其计算结果与试验结果进行比对。试验结果表明,整个墙肢在竖向压弯荷载的作用下受压呈现不均匀性;墙肢均发生在受压一侧附近面板的局部屈曲破坏模式;偏心距及面板厚度是影响不锈钢芯板墙承载性能的重要因素。

不锈钢芯板L形墙单向压弯力学性能分析

不锈钢芯板L形墙由2块一字形墙焊接而成,一字形墙由2块不锈钢面板与错排分布的不锈钢芯管组成,其中芯管与面板间采用铜钎焊焊接。采用ABAQUS有限元分析软件对不锈钢芯板L形墙在压弯荷载作用下的极限承载力进行了分析,研究其受力过程和破坏机理,并分析了构件面板厚度、芯管壁厚、墙高及偏心距等对不锈钢芯板L形墙压弯承载力的影响。结果表明,不锈钢芯板L形墙在压弯荷载作用下的破坏形态均为受压侧的局部屈曲破坏,面板厚度是影响不锈钢芯板L形墙压弯承载力的重要因素。不锈钢芯板L形墙的N-M曲线在面板厚度不同时表现出不同的形式。

不锈钢芯板建筑结构材料的研究与应用

不锈钢芯板是新型的建筑结构材料,具有超轻、超强、超耐腐等特点。用于钢结构装配式建筑,能够大幅提升施工效率,保证施工质量,延长建筑使用寿命,具有优越的性能,值得大力推广。

不锈钢芯板建筑结构体系的应用研究——以长沙市远大家园1号项目为例

不锈钢芯板是一种新型的不锈钢装配式建筑构件,其结构类似于航空航天领域中的蜂窝夹层板,具有质量轻、强度高、耐腐蚀和使用寿命长等优点。不锈钢芯板建筑结构体系目前已成功应用至实际工程中,较普通装配式建筑工程而言,其施工周期大幅度缩短、碳排放量显著降低、装配率和综合经济效益提升。本文以远大家园1号工程项目为例,探究不锈钢芯板建筑结构的特点及新技术、新材料的创新应用,并对不锈钢芯板建筑结构体系在实际工程中的结构设计和施工安装进行分析总结。

不锈钢芯板剪力墙抗震性能参数分析

为研究不锈钢芯板剪力墙抗震性能,先通过2个试件试验数据验证ABAQUS有限元软件模型正确性,再模拟分析5个参数对不锈钢芯板剪力墙抗震性能的影响。结果表明:有限元计算结果与试验数据较为吻合。随着轴压比增大,试件的承载力、延性与抗震性能均有所降低;随着面板厚度增大,试件的承载力提高;芯管顺排排布,试件承载力大,芯管错排排布,试件延性较好;随着侧板厚度、芯管壁厚的增大,试件的承载力略有提升。

基于钎焊残余应力的不锈钢芯板楼板性能研究

为研究考虑钎焊残余应力分布的不锈钢芯板楼板的受力性能,拟采用钻孔法和X射线衍射法对25个芯板单管试件进行钎焊残余应力测定,提出不锈钢芯板钎焊残余应力的建议简化分布模型。简化分布模型将初始缺陷引入到不锈钢芯板楼板三点弯曲试验的有限元模型中,对比考虑钎焊残余应力分布和无钎焊残余应力分布有限元模型的计算结果与芯板楼板试验结果来验证简化分布模型的可靠性,并对其有限元模型进行参数化分析。试验与研究结果表明:简化分布模型的拉应力峰值建议值为0.6σ_(0.2);考虑钎焊残余应力分布的有限元模型能够更准确地模拟芯板楼板受跨中集中荷载情况下的力学性能;考虑钎焊残余应力分布的有限元模型的计算剪切刚度更加准确。

不锈钢芯板一字形墙轴心受压承载力研究

不锈钢芯板一字形墙是由两块不锈钢面板和正交均匀排布的不锈钢芯管组成的一字形截面构件,芯管与面板的连接采用铜钎焊焊接。主要研究不锈钢芯板一字形墙轴心受压时的承载能力,提出了其轴压承载力的计算公式。首先,进行了有限元特征值屈曲分析,得到了计算一字形墙弹性屈曲荷载及相应的正则化高宽比λn的算式;通过非线性有限元分析,对面板厚度、高宽比、芯管外径、芯管壁厚以及芯管分布间距等参数变化对不锈钢芯板一字形墙轴压承载力的影响进行分析,得到了轴心受压稳定系数φ,以及进行稳定设计的φ-λn曲线;设计了3组不锈钢芯板一字形墙试件,并对其轴压承载力进行了试验研究。试验结果、有限元分析结果和计算结果吻合较好,验证了不锈钢芯板一字形墙轴压承载力计算式的安全性。

不锈钢芯板结构芯管平压性能的研究分析

不锈钢芯板结构是一种新型的装配式结构体系。为研究不锈钢芯板结构芯管的平压性能,通过对12组合计212根构件不锈钢芯板结构芯管试件的平压试验,得到了不锈钢芯板结构芯管平压强度和平压模量;然后采用有限元分析来模拟试验过程。有限元计算结果与试验结果的对比表明:两者吻合良好,验证了有限元模型的可靠性;而后对芯管的平压性能进行数值分析。试验和理论结果表明:不锈钢芯板结构芯管在平压作用下的受力过程可以分为三个阶段:弹性阶段、弹塑性阶段和破坏阶段;芯管破坏的本质是芯管端部发生局部屈曲破坏;最后给出了此种不锈钢芯板结构芯管平压强度设计值的理论计算式。

不锈钢芯板梁受弯性能有限元分析

不锈钢芯板梁是一种新型夹层结构,由面板和芯子组成,其芯子由薄壁圆管按照一定间距排列组成,面板和芯子应用铜钎焊焊接.采用非线性有限元的分析方法,对这种新型组合截面梁在不同截面参数下的屈曲模式、变形过程、荷载-竖向位移曲线等方面进行分析,全面研究新型受弯构件的力学性能.研究表明:截面宽厚比、高宽比对不锈钢芯板梁的抗弯承载力影响较大,跨高比对极限承载力影响较小;由于芯子对面板的约束,构件腹板局部变形小,材料能够得到充分的应用,抗弯承载力高;但超过一定限度,增大芯子刚度不会再提高构件的极限承载力;研究分析结果可以为工程设计提供参考依据.

不锈钢芯板四边简支单向板挠度计算试验研究及理论分析

不锈钢芯板结构是一种类似于蜂窝板的新型建筑结构体系,这种结构是由上、下面板以及面板之间以一定间距排布的薄壁圆管通过铜钎焊焊接而成。采用试验、有限元分析和理论分析三种方法对不锈钢芯板四边简支单向板的挠度进行研究。理论分析以虚功原理为基础,通过对不锈钢芯板进行力学模型的简化,推导出了不锈钢芯板四边简支单向板在跨中承受集中荷载时的跨中挠度计算式。通过试验结果,对挠度计算式进行了验证。最后,分析了不同参数对于不锈钢芯板四边简支单向板挠度的影响。研究结果表明:基于虚功原理推导出的挠度计算式可以较精确计算出不锈钢芯板四边简支单向板的跨中挠度,此外,芯管的外径、纵向间距和面板的厚度对跨中挠度的影响较大。

不锈钢芯板结构侧压性能试验研究

通过对不锈钢芯板夹层结构的侧压性能的试验研究和理论分析,着重讨论面板厚度、芯管厚度及间距对不锈钢芯板结构侧压性能的影响。研究表明:按照不同参数设计的试件主要存在局部皱折失稳、整体屈曲失稳、局部屈曲失稳三种破坏形式,并分别与芯管纵向间距、芯层剪切模量、芯层平压模量有关。发生前两种破坏时;试件极限位移和面板极限应力小,延性差;而发生局部屈曲失稳时,试件极限位移和面板极限应力大、延性好。为避免结构侧压时发生局部皱折失稳和整体屈曲失稳,在设计中宜通过缩小芯管的纵向间距以增加芯层剪切模量。

不锈钢芯板T形墙双向压弯性能研究

为了探究不锈钢芯板T形墙在承受双向压弯荷载作用下的力学性能。首先,使用ABAQUS建立了12组不同的有限元模型进行对比分析,通过对模型的非线性分析,研究其在各个阶段的受力特征和破坏机理,然后通过变化面板厚度、墙肢高宽比、侧板厚度、芯管厚度以及轴压比和偏心角度等参数,分析这些变量对T形墙压弯承载力的影响,得出面板厚度和轴压比是最主要的影响因素。最后将数值分析结果所得到的M_(x)、M_(y)归一化后,拟合出不同轴压比下M_(x)、M_(y)的相互作用方程。

不锈钢芯板结构T形柱轴压性能有限元分析

为探究不锈钢芯板结构作为柱或梁的可行性,研究肢长、面板厚度和芯管壁厚对不锈钢芯板T形柱在轴压作用下稳定性的影响,结合已经完成的不锈钢芯板结构侧压试验,通过有限元计算软件ABAQUS对不锈钢芯板T形柱的轴压性能进行特征值屈曲分析和非线性屈曲分析。研究表明:T形柱的屈曲模式表现为面板局部屈曲;肢长对稳定承载力有很大影响;随着面板厚度的增大,芯管对面板的约束越来越弱,对其稳定承载力的贡献越来越小;芯管能给面板提供支撑,但芯管壁厚到达一定程度后,厚度的增加对稳定承载力的提升作用不大。

不锈钢芯板三点弯曲力学性能有限元分析

为探究新型不锈钢芯板三点弯曲力学性能,通过ABAQUS有限元软件进行数值模拟,研究不锈钢芯板的破坏形式及弯曲性能的影响因素。结果表明:不锈钢芯板在三点荷载作用下的弯曲曲线可分为弹性、弹塑性和破坏三个阶段;不锈钢芯板的主要失效模式可分为芯管端部剪切破坏、整体弯曲破坏和面板剪切破坏;板的三点弯曲极限承载力受面板厚度、芯管壁厚和芯管直径等因素影响。

不锈钢芯板一字形墙单向压弯稳定承载力研究

不锈钢芯板一字形墙是由两片不锈钢面板及正交均匀排列的不锈钢芯管组成,芯管与面板之间的连接采用铜钎焊焊接。为研究不锈钢芯板一字形墙的压弯稳定性能,首先,进行了有限元特征值屈曲分析,得到了计算一字形墙弹性屈曲荷载及相应的正则化高宽比λn的计算式;通过有限元非线性分析,研究其受力过程和破坏机理,分析了高宽比、面板厚度、芯管外径、芯管壁厚以及芯管分布间距等参数变化对不锈钢芯板一字形墙压弯稳定承载力的影响,得到了轴心受压稳定系数φN与纯弯稳定系数φM,以及进行稳定设计的φN、φM-λn曲线;建立在可靠的有限元建立方法上,设计了3组不锈钢芯板一字形墙有限元模型,并对其压弯稳定承载力进行了有限元模拟研究。结果表明,计算式计算的构件承载力偏于安全。

不锈钢芯板材料结构网格划分方法

基于传统有限元网格划分方法无法计算出不锈钢芯板计算理论值的情况下，通过对不锈钢芯板试验模型在三点弯曲工况下的有限元模型计算研究，了解不同的几何简化方法及网格尺寸对计算结果的影响，提出了一套可靠的网格划分方法。研究结果表明：传统有限元网格划分方法刚度计算结果失真，网格细化后的应力计算结果不收敛，采用新型不锈钢芯板网格划分方法可以使计算结果收敛，根据收敛曲线，可以选取最少的节点划分数量获得较为准确的结算结果，因此新的不锈钢芯板材料网格划分方法可以有效解决当前工程实际计算问题。

热风铜钎焊炉热处理后不锈钢力学性能试验研究

为了研究国产奥氏体S30408不锈钢桥面芯板的材料力学性能及其本构关系,开展了多种不锈钢试件室温单向拉伸试验研究.考虑试件厚度、取向和热风升降温处理等因素,共设计了12组共60个拉伸试件,得到不锈钢试件的名义应力-应变曲线及初始弹性模量、屈服强度、抗拉强度、应变硬化指数等参数,揭示了厚度和取向对不锈钢试件力学性能参数的影响程度,并将试件的名义应力-应变试验曲线与经典本构模型进行对比分析.结果表明:不锈钢材料具有明显的非线性与各向异性;通过SEM扫描电镜微观形貌分析,确定不锈钢断口属于韧性断口;不锈钢原材料8 mmS型试件塑性比6 mmS型试件好,而8 mmQ型试件塑性比6 mmQ型试件差;芯板轧制方向的试件伸长率与收缩率要高于垂直于轧制方向试件与斜向45°试件;经热风铜钎焊炉高温处理后的不锈钢材料力学性能明显改变,屈服强度与抗拉强度较不锈钢原材料低,塑性性能变差,但初始弹性模量几乎不变;应变ε<ε_(0.2)时,各本构模型与试验曲线拟合良好,但应变ε≥ε_(0.2)时,R-O模型结果偏差大,Rasmussen模型拟合效果最好,可适用于不锈钢芯板结构的设计和研究.