钢板加固受不同初始载荷RC梁抗弯试验研究

将经历不同加载历史的钢筋混凝土梁按其初始受力的大小划分为三种受力状态,并对这三种受力状态不同的混凝土梁卸载后,采用粘钢板加固法进行加固,使其提高到相同的承载力水平。研究在每一种加载历史下,粘钢板加固法加固的钢筋混凝土梁的抗弯性能,以及不同的初始载荷对加固效果的影响。结粜表明:采用钢板加固可以显著提高梁的抗弯承载力,同时对增强梁的抗弯刚度也有良好作用,加固前梁所受的初始载荷越大,相应梁的承载力则提高得越小,初始载荷较小的加固梁,加固后能很好的阻止原裂缝的扩展,而对于初始载荷较大的加固梁,在二次加载初期,加固材料并不能很好的阻止原裂缝的扩展。

初始载荷对悬臂梁变形影响的解析解

给出了初始载荷对悬臂梁挠度影响的闭合解.引入了初始载荷影响系数,讨论了初始载荷的大小、梁的惯性矩、跨度诸因素对初始载荷影响系数的影响.结果表明:初始载荷的存在会使悬臂梁在后续载荷作用下的挠度减小,其程度与初始载荷的大小及梁的刚度有关.初始载荷的这种非线性影响,应该在轻柔结构的设计中予以考虑.

初始载荷对一端固支一端简支梁静力特性的影响

研究了初始载荷对一端固支一端简支梁静力特性的影响,得到了其静力计算的闭合解.引入了初始载荷影响系数以反映初始载荷的非线性效应,讨论了初始载荷的大小、梁的截面惯性矩和跨度对初始载荷影响系数的影响.结果表明:当存在初始载荷时,后续载荷所引起的静力反应会减小,其减小程度与初始载荷的大小和梁的刚度参数有关.建议在设计轻型及柔性结构时,对初始载荷的这种非线性影响予以适当考虑.

碳纤维复合材料箱形梁的初始破坏载荷研究

结合复合材料经典层合板理论和折板理论建立一种适用于碳纤维复合材料箱形梁初始破坏载荷的理论计算方法。应用该方法分别对[0_4/±45/0_4]、[0_2/±45/0_2/±45/0_2]和[±45/0_2/±45/0_2/±45]三种铺层方案的箱形梁进行初始破坏载荷计算,得出其初始破坏载荷值。同时使用DNS100电子万能试验机对复合材料箱形梁三种铺层方案的试件进行三点弯曲实验。比较复合材料箱形梁初始破坏载荷的理论计算值与实验值,三种铺层方案的箱形梁理论计算误差小于4%。研究结果表明:本文建立的复合材料箱形梁初始破坏载荷的理论计算方法是正确的;复合材料箱形梁的0°铺层比例越高,箱形梁的初始破坏载荷越高。

初始载荷对梁静力特性影响的非线性分析

应用势能驻值原理,推导出了初始载荷对梁静力特性影响的非线性控制微分方程,得到了悬臂梁和一端固定一端简支梁静力计算的闭合解。引入了初始载荷影响系数以反映初始载荷的非线性效应,讨论了初始载荷的大小、梁的约束条件、惯性矩、跨度对初始载荷影响系数的影响。结果表明:初始载荷的存在会使梁在后续载荷作用下的静力反应减小,其减小程度与初始载荷的大小、梁的刚度及约束条件有关;在设计轻型和柔性结构时,应适当考虑初始载荷的这种非线性影响。

泡沫夹层复合材料的初始破坏载荷与极限载荷计算

对泡沫夹层复合材料的初始破坏载荷与极限载荷进行了仿真计算,其中包括有限元模型的建立和材料参数的设置。提出了达到初始破坏与极限承载的判断条件,并进行了泡沫夹层复合材料的弯曲试验。对比泡沫夹层梁弯曲的数值仿真与试验结果,初始破坏载荷和极限载荷判断条件与试验相符,表明该仿真计算方法的正确性。

基于n阶GBT初始轴向载荷影响下FGM梁的振动特性

研究了初始轴向载荷影响下弹性地基功能梯度材料(FGM)梁的振动特性。基于一种拓展的n阶广义剪切变形梁理论(n-GBT),以轴向位移、剪切变形挠度与弯曲变形挠度为基本未知函数,应用Hamilton原理,建立了该系统自由振动问题力学模型的控制方程。引入边界控制参数,采用一种改进型广义微分求积(MGDQ)法获得了FGM梁的静动态响应。通过算例验证并给出了GBT阶次n的理想取值,丰富梁理论的同时,可供验证或改进其它各种剪切变形梁理论;提供的数值分析方法切实可行,拓展了GDQ法的使用范围。最后,着重讨论并分析了初始轴向载荷、边界条件、梯度指标、地基刚度、跨厚比等参数对FGM梁振动特性的影响。

多钉连接初始破坏强度的工程方法研究

采用有限元方法对复合材料层压板多钉机械连接载荷分配及其承载能力进行了研究,以一列三钉为例对比工程计算中提出的直接计算法与载荷比例法求解多钉连接初始破坏载荷的计算精度及适用范围,得出的结论对复合材料层压板多钉机械连接设计具有一定的工程参考价值。

准静态径向压缩载荷下碳纤维缠绕薄壁铝管吸能特性分析

利用实验研究、理论以及仿真分析相结合的方法研究了碳纤维缠绕薄壁铝管的准静态径向压缩性能。考虑铝管和碳纤维管的共同作用,首先建立了Al-CFRP混合管在径向压缩作用下的初始破坏载荷以及总吸能的理论模型。然后对Al-CFRP混合管进行准静态径向压缩实验,结果表明实验与理论结果吻合较好,验证了理论模型的准确性,并通过有限元仿真进行了补充改进。基于建立的理论模型,研究了碳纤维缠绕角度以及铝管层与纤维层的层厚比对混合管初始破坏载荷和总吸能的影响规律。结果表明,在准静态径向压缩作用下,Al-CFRP混合管具有稳定的破坏模式和承载力,其初始破坏载荷和总吸能均高于铝管;混合管的初始破坏载荷与总吸能均随着碳纤维缠绕角度以及Al-CFRP层厚比增大而先减小后增大。

中国大陆岩石圈有效弹性厚度与强震构造区力学特征研究

研究中国大陆强震区岩石圈力学特性对理解该区强震孕育环境及发生机理具有重要意义。岩石圈有效弹性厚度(Te)及初始载荷比(F)与大陆岩石圈力学特征紧密相关。本文利用导纳和相关函数联合反演方法以及贝叶斯最优参数估计方法,基于全球最新的WGM2012重力异常数据、ETOPO1地形数据和CRUST1.0模型的Moho面深度数据,计算中国大陆岩石圈有效弹性厚度(Te)和初始载荷比(F)。通过对比分析,探索该地区岩石圈Te、F、Te梯度和F梯度对强震孕育环境的影响作用。本文发现,强震构造区岩石圈一般具有较低的Te值、较高的Te和F梯度值。结果表明,岩石圈综合力学强度较低且力学强度和内部载荷变化剧烈的地区,往往更有利于强震的孕育。

油松根系直径对根--土界面摩擦性能的影响

植物根系与土壤界面的摩擦特性对于斜坡的稳定性是一个重要因素。为研究林木根系直径变化对植物根系固土性能的影响,通过对油松单根施加拔出载荷进行室内直接拉拔实验,分析了油松根系直径变化对根--土界面摩擦性能的影响。实验表明,根系--土壤最大摩擦力与根系直径存在明显的线性正相关关系,通过建立单根简化模型对根土间的摩擦情况进行分析,证明与实验结论一致;同时,实验与模型分析得出根土摩擦力与根系的埋置深度也存在线性正相关关系;另外,对影响根系初始拔出载荷的因子进行分析,表明其大小也与根系直径和根系埋置深度呈正相关关系。研究了根系直径生长变化对根--土复合体稳定性的影响机理,对建立边坡稳定模型具有重要参考价值。

汽车碰撞中锥形晶胞薄壁金属管吸能特性的仿真研究

薄壁金属管是汽车碰撞时为安全性所设置的吸能结构件。为优化设计金属薄壁管,该文研究了不同锥度、晶胞数的LD2铝合金锥管的吸能特性。用Hypermesh和Ls-Dyna软件,在轴向和偏斜方向动态载荷两种作用下,以初始峰值载荷(IPL)和比吸能(SEA)来表征吸能特性,进行仿真分析。结果是:对于单、双、四晶胞的锥管,IPL均随着锥度的增加而降低;锥管的IPL均低于直管的IPL,SEA随着锥度的增加而提高;随着斜碰角度的增大,锥度为0.3的四晶胞锥管在斜碰的峰值载荷和比吸能均降低。因此,合理地调整锥度和晶胞数,可以提高薄壁管的吸能特性。

缝纫泡沫夹层结构弯曲性能研究

本文对缝纫泡沫夹层复合材料进行了理论分析和三点弯曲实验研究。讨论了缝纫夹芯剪切模量的计算方法和计算公式。实验表明缝纫提高了泡沫夹层板三点弯曲破坏载荷。针对实验结果研究了材料性能和试件几何的关系,给出了缝纫泡沫夹层板破坏模式的判别公式并基于经典夹层梁理论建立了初始破坏载荷预估方法,预估值和实验值符合较好。

不同温度下层合板胶接头力学性能的试验研究

采用试验方法对3组不同温度下层合板胶接头(T100/T500)的拉伸破坏力学性能进行了研究.试验结果表明,高温试样初始破坏载荷约为室温试样的1/2,但最终破坏载荷均值为室温试样的1.79倍,而低温试样的最终破坏载荷的均值为室温试样的72.64%.因此,胶接头(T100/T500)在高温条件下的力学性能要优于常温和低温条件下的力学性能.

典型T型和π型接头的拉伸静力试验研究

介绍了典型结构尺寸和铺层的T型、π型接头试验件及其拉伸静力试验,给出了其初始失效载荷和破坏载荷,并对2种接头的初始失效载荷和破坏载荷进行了对比。

配合精度对复合材料板螺栓接头强度的影响

运用ANSYS12.0软件对不同配合精度下复合材料螺栓连接接头强度进行三维有限元分析。采用ANSYS自带的Tsai-Wu(蔡-吴)法则作为失效判断依据,计算接头的初始破坏载荷。对试件进行相关试验,通过与计算结果对比,试验结果与计算结果相吻合。结果表明:在间隙配合情况下,随着配合间隙的减小,接头初始破坏载荷逐渐增加,复合材料孔边的应力集中程度随着减小;接头在小干涉量配合情况下具有较高的破坏载荷和低的应力集中程度,在大干涉量配合情况下接头强度迅速下降。

复合材料胶接修补金属裂纹板的失效分析

复合材料胶接修补金属裂纹板可以提高结构的强度,但补片脱胶是一种严重的失效模式,其很大程度降低修补效果。基于ANSYS软件建立三维有限元模型,模拟分析了复合材料胶接双边修补裂纹板的脱胶失效过程,探讨了补片厚度、补片楔形角和铺层方式对初始脱胶载荷的影响,研究了脱胶失效过程中裂纹尖端应力强度因子的变化。结果表明:增加补片厚度可以降低应力强度因子,但同时也降低初始脱胶载荷;3°～6°的补片楔形角可以使初始脱胶载荷达到无楔形角时的1.5～2倍。脱胶失效后修补结构应力强度因子快速增加,承载能力下降。

复合材料薄壁加筋结构局部稳定性分析的谱单元法

工程结构的有限元数值分析往往采用粗网格模型,这导致压、剪或其联合载荷作用下的薄壁加筋结构初始屈曲临界载荷计算误差过大,而采用四边简支板的工程校核方法强化了实际约束效应,进一步加大了误差。为此,采用p-收敛的升阶谱元法,计算复合材料四边简支及弹性支承层合板的屈曲特征值;同时提取粗网格单元的实际应力状态,对复合材料薄壁加筋结构局域初始屈曲临界载荷进行了分析计算。结果表明:谱单元方法可很好的收敛于四边简支板的理论解,计算效率较高;局域薄壁加筋结构的谱单元方法可高效收敛于整体薄壁加筋结构的局部稳定性解,且能计及加强筋对复合材料层合板的弹性支承作用,更准确的模拟了加筋板的实际约束效应。

含内表面裂纹核级管道的初始塑性失效分析

我国在役和新建的大部分核电厂在主管道上应用了破前漏技术,针对该技术ASME采用净截面屈服准则对完全塑性断裂进行缺陷评定,大量研究表明,净截面屈服准则高估了结构的承载能力。本文采用有限元方法模拟了含内表面裂纹的核级管道在内压作用下的变形过程,并利用裂纹前沿J积分随内压变化的曲线特征确定了含裂纹管道的初始塑性失效载荷。随后,将初始失效载荷的计算值与ASME规范定义的理论值相比较,结果表明理论解高估了结构的承载能力。最后,评价了ASME-BPVC-XI规范中A级使用限制对应的允许薄膜应力的适用性。

考虑面内载荷的复合材料层合板冲击性能

考虑面内初始载荷作用,开展复合材料层合板高速冲击响应与损伤特性研究。设计一种面内拉伸/压缩/剪切初始载荷施加装置,结合气炮试验装置,提出一种初始载荷复合材料高速冲击试验方法,针对X850/IM+和M21C/IMA两种牌号复合材料层合板开展高速冲击试验。结果表明:面内初始载荷对复合材料层合板高速冲击响应和损伤特性有显著影响;相比无初始载荷冲击情况,面内拉伸载荷作用提高了结构抗弯刚度,使冲击剩余速度提高,穿透速度降低,分层损伤面积减小;而面内压缩载荷则反之。