单股钢丝绳在牵引力作用下的回扭行为研究

钢丝绳强度高、抗冲击能力强且使用方便,常被用于结构强度试验中的飞机试验件起吊和结构加载,但当其受到的牵引力超过自身扭转刚度时,会导致钢丝绳发生回扭现象,对试验件安全造成一定风险。单股钢丝绳作为组成多股钢丝绳的结构单元,对其力学性能的研究尤为重要。本文采用梁-壳股线建立了单股钢丝绳结构模型,利用ABAQUS有限元软件分析在牵引力作用下单股钢丝绳结构的回扭行为,并探究了其他力学参数对其回扭行为的影响。

梁-壳混合分析模型在客车骨架接头焊缝间距优化中的应用

运用基于超单元技术的梁-壳单元混合分析模型对客车侧围骨架接头局部特性进行分析,总结了接头处焊缝间距的大小对接头局部强度的影响,可为改进客车局部结构设计提供参考依据。

基于壳-弹簧模型的预制地下管廊横向抗震分析

利用ABAQUS有限元软件,采用壳单元模拟预制装配式地下管廊,非线性弹簧模拟管段承插口接头的力学行为,非线性地基弹簧模拟土-结构间相互作用,文中提出一种适用于预制管廊横向抗震分析的壳-弹簧计算模型。以天津市某拟建地下管廊为例,对4个计算工况进行了横向抗震分析。结果表明,壳-弹簧模型内力较梁-弹簧模型均有所增大,轴力、剪力、弯矩分别增大17.4%、22.7%和27.9%;考虑管段间钢绞线预应力时,内力在幅宽上有明显变化且在承插口接头处明显增高;引入管廊结构材料塑性后,管廊层间变形显著增大,且较之线弹性模型增大了68.7%。文中的壳-弹簧模型可反映预制综合管廊结构的弹塑性行为及接头钢绞线预应力影响,对预制综合管廊抗震设计有一定指导作用。

盾构衬砌管片的壳–弹簧设计模型研究

围绕盾构衬砌管片的设计模型问题,提出了一种新的壳–弹簧设计模型,详细论述了模型的建立过程。运用壳–弹簧模型与梁–弹簧模型分别对衬砌管片通缝和错缝拼装进行对比分析,比较分析了衬砌管片错缝拼装下两种模型计算结果的异同,对盾构管片的设计具有一定的指导作用。

装配式简支钢-混组合小箱梁桥荷载向分布系数的研究

针对装配式简支钢-混组合小箱梁桥横向分布系数的影响参数及计算方法进行了研究。以某桥梁为例,采用不同计算方法计算其在最不利汽车荷载下的横向受力分布,并以MIDAS板单元模型模拟结果为基准,对其他计算方法所得结果进行校核,对偏心压力法以及修正偏心压力法进行了适用性评价,并且提出了对梁格法参数取值的若干建议。除此之外,基于MIDAS有限元模型研究了预制桥面板厚度、横向连系梁间距等参数对组合箱梁桥横向受力的影响,结果表明,当横向连系梁间距在（1/2-1/15）L范围内变化,预制桥面板厚度在150-300 mm范围内变化时,对组合箱梁桥横向受力分布影响不大。

梁格法计算双室箱梁剪力滞效应的精度研究

为研究梁格法计算双室箱梁剪力滞效应的精度,采用梁格法建立单箱双室简支箱梁的梁格分析模型,研究了单箱双室箱梁在竖向集中力以及均布荷载作用下的弯曲效应。采用有机玻璃模型进行实测研究,并建立基于板壳有限元的数值计算模型。将梁格解的剪力滞系数与板壳数值解、实验实测的剪力滞系数进行比较,得出的结论主要有:1采用梁格法计算单箱双室箱梁的剪力滞效应时,横截面的剪力滞系数呈台阶状分布,由于台阶数量过少,使得梁格法很难真实反映单箱双室箱梁的剪力滞效应;2集中荷载作用下,梁格法计算的峰值剪力滞系数偏小,跨中顶板截面与实验值最大相差10.5%;3均布荷载作用下,梁格解与板壳数值解的剪力滞系数在跨中顶板截面最大相差20.7%,峰值剪力滞系数的最大差率为-12.9%,且随着宽跨比的减小,梁格解的剪力滞系数逐渐增大。

钢-混凝土组合楼板对钢框架结构抗震性能的影响

为了研究钢-混凝土组合楼板对钢框架结构抗震性能的影响,建立考虑楼板空间作用的梁-分层壳混合有限元模型和空框架模型.通过对两模型分别进行静力推覆分析和动力增量分析,揭示组合楼板对钢框架结构地震作用下弹塑性工作性能的影响规律.结果表明,组合楼板对梁产生增强作用,在地震作用下使结构抗侧刚度和抗侧承载力增大、结构周期和位移反应减小,但是考虑楼板组合作用的框架延性、滞回性能和耗能能力会降低,甚至可能改变结构预期的"强柱弱梁"的破坏模式,使结构偏于不安全.

木网壳钢板群栓节点轴向滑移刚度试验与理论研究

作为大跨木网壳常见节点之一的钢板群栓节点,在轴向力作用下极易发生滑移变形,对整体网壳的力学性能产生不可忽略的影响。为研究不同参数对钢板群栓节点轴向滑移刚度的影响,对13组,考虑螺栓直径、数量、行距、列距以及材质等级等变化参数的钢填板-螺栓节点开展了单调加载试验研究,得到不同参数节点的轴向滑移刚度及变化规律,基于单栓的半无限体地基梁理论以及群栓弹簧模型建立了节点初始滑移刚度的理论公式。分析结果表明,节点轴向滑移刚度随螺栓直径的增大以及螺栓数量的增加,总体呈现非线性的增加趋势;螺栓列距、螺栓材性对轴向刚度影响的规律性不明显。采用弹性地基梁理论分析的节点刚度与试验结果吻合度较好,可作为木网壳群栓节点轴向滑移刚度的预测分析方法。

顶推钢箱梁弹性垫层性能对比研究

本文以某钢箱梁顶推施工为研究背景,基于Abaqus建立壳-实体接触混合非线性有限元模型,全面考虑材料非线性、几何非线性、边界非线性,准确分析支撑区域的力学行为。在此基础上,对比4种弹性垫层(I类橡胶垫、Ⅱ类橡胶垫、聚四氟乙烯板、钢板)的性能,分别分析4种弹性垫层对钢箱梁局部受力的影响、顶推施工中弹性垫层自身的受力特征、各弹性垫层对顶推施工的适用性,并给出钢箱梁顶推施工中弹性垫层选择的建议。

钢-混凝土组合结构桥梁拼宽设计与成桥试验研究

采用钢-混凝土组合结构对既有桥梁进行拼宽可有效缩短施工周期、降低整体梁高并减少墩柱数量,在城市繁忙交通路口的建设环境下综合效益明显。本文以实际工程为依托,对既有混凝土高架桥采用钢-混凝土组合结构展开拼宽设计,建立空间有限元模型展开拼宽桥梁的力学性能分析,并采用成桥试验研究手段研究桥梁的整体受力性能与工作状态,结果表明,采用钢-混凝土组合结构拼宽后的桥梁整体工作状态良好,实测结果与理论分析模型接近,结构体系安全可靠。

管式热交换器的动态特性分析方法比较与验证

以正常余热排出热交换器(RNS HX)为例,分别采用梁模型和3D壳-梁2种模型对其进行固有频率的计算和比较,并通过一个圆筒考题来分析2种模型计算结果的差异,指出了梁模型中不合理的边界处理。对比秦山一期核电项目中热交换器固有频率的测试结果和巴基斯坦核电站二期(C-2)项目热交换器3D壳-梁模型的分析结果表明,3D壳-梁模型计算值与实测值吻合较好。因此,3D壳-梁建模技术可应用于类似热交换器的动态特性分析。

错缝拼装下管片宽度对盾构隧道力学行为的影响

采用可以考虑管片接头力学性能的壳-弹簧计算模型,对错缝拼装下具有不同管片宽度厚度的盾构隧道的力学性能进行了模拟分析。根据管片接头的受力平衡条件与变形,推导了管片接头转动弹簧刚度与轴向弹簧刚度的关系。基于环向接头的无量纲转动弹簧系数对计算模型的参数进行了统一,从而使各个数值分析模型的结果具有可比性。对壳-弹簧模型的计算结果与传统梁-弹簧模型的结果进行了对比分析,分析结果表明随着管片宽度的增加,二者解析结果的差呈现出递增趋势。依据壳-弹簧模型的计算结果,将弯矩在管片方向上进行精细化分析,研究表明弯矩在管片宽度方向上的分布是非均匀的,在管片端部有集中的现象。根据管片宽度与弯矩分布的关系,建立了弯矩集中度的概念,提出了管片边部强梁的优化配筋方案。

断层两侧土体对输气管道穿越地震断层的影响

关于埋地管道穿越地震断层的问题,现有文献对梁-壳混合模型中梁-壳单元连接处的耦合问题并未深入研究。鉴于此,考虑梁-壳单元在连接处的耦合效应,给出了梁-壳单元耦合的刚度矩阵方程,并据此建立了输气管道穿越地震断层的梁-壳-土弹簧力学模型。利用该有限元模型,分析了断层两侧土体性质差异对输气管道受拉侧和受压侧最大轴向应变的影响规律。分析结果表明:土体性质较强一侧的管道最大轴向应变明显高于土体性质较弱一侧的管道最大轴向应变;断层两侧土体容重和内摩擦角差异对最大轴向应变有较大影响,而土体内聚力差异对输气管道最大轴向应变的影响均较小。研究结果为输气管道穿越地震断层的安全评价提供了理论依据。

管式热交换器的动态特性分析方法研究

热交换器结构复杂，在对其进行抗震分析时，如何合理地将热交换器简化成符合结构动态特性的有限元模型以及如何处理边界等都是难点问题。工程中通常采用梁模型和3D壳-梁模型对热交换器进行动态计算。本文以正常余热排出热交换器为例，分别采用梁和3D壳-梁两种模型对其进行固有频率的计算和比较，并通过一个圆筒考题来分析两种模型计算结果的差异．指出了梁模型中不合理的边界处理。文中还介绍了秦山一期各类热交换器固有频率的现场测试结果和C-2项目相应热交换器的3D壳-梁模型的分析结果，对比表明，由于3D壳-梁模型简化合理，所以其固有频率计算值与实测值很好地吻合。因此，3D壳-梁建模技术可应用于类似热交换器的动态特性分析。

方钢-混凝土组合空腹梁的静力性能及其响应规律

首先采用梁-壳混合模型对方钢-混凝土组合空腹梁的变形和内力分布特征展开了研究,然后分析了跨高比、网格数和剪力键断面尺寸对结构静力响应的变化规律。结果表明:上、下肋局部弯矩均由边节间向中间节间递减,且在跨中节间,局部弯矩均使肋的下侧纤维受拉;除支座附近外,上肋中间节间的轴力均为压力,而下肋中间节间的轴力均为拉力,且向跨中逐步增大。剪力键在肋轴力差的作用下主要表现为平面“错动”,其内力从支座到跨中逐步减小;随着跨高比和网格间距的增大,结构挠度和内力均不断增大,而随着剪力键断面尺寸的加大,挠度和内力则有所减少。

冷却塔高卸荷槽切口爆破拆除倒塌受力破坏过程研究

结合数值仿真结果和大量工程实践摄影资料,对冷却塔高卸荷槽切口爆破拆除倒塌受力破坏机理进行了分析。研究结果表明:冷却塔高卸荷槽切口爆破拆除倒塌过程可分为爆破切口形成、定向偏转下坐切口闭合、塔体初始触地高卸荷槽切口变形破坏、塔体二次变形破坏和塔体随机解体塌落触地5个阶段。爆破切口形成后,保留支撑人字柱临时中性轴形成,在冷却塔定向偏转过程中中性轴逐渐后移,人字柱在轴力、弯矩、剪力和扭矩的共同作用下发生稳定失效、破坏且各对人字柱左右柱受力存在明显差异。塔体的变形破坏由高卸荷槽切口压屈剪切破坏向塔体拉伸挤压力与触地冲击作用反力共同作用破坏或塔体拉伸挤压破坏转变,这与冷却塔结构质量优劣、卸荷槽高度、结构不对称受力等因素有着重要关系。

梁格法计算双室箱梁弯曲效应的精度研究

为研究梁格法计算双室箱梁的精度,采用剪力-柔性梁格理论,建立单箱双室简支箱梁的梁格分析模型,研究了单箱双室箱梁在竖向集中力以及均布荷载作用下的弯曲效应。为对比梁格分析的精度,采用有机玻璃模型进行实测研究,并建立了基于板壳有限元的数值模型。通过对梁格模型、板壳模型和试验实测的纵向应力以及挠度值的比较得出:剪力-柔性梁格模型的计算结果总体偏小;在分析纵向应力时与试验结果的最大误差为8.8%,分析竖向挠度的最大误差为3.3%,表明梁格模型的精度偏低。考虑到剪力-柔性梁格法建模的便捷性,可以应用于结构的初步设计和力学分析。