圆端形椭圆钢管约束混凝土本构关系等效方法和轴压性能研究

目前国内外对圆端形椭圆钢管混凝土柱的受力性能研究尚不系统,缺乏合理的圆端形椭圆钢管约束核心混凝土本构关系模型。为了解决核心混凝土本构关系问题,文章提出一种计算圆端形椭圆钢管约束核心混凝土本构关系的简化等效方法,用试验结果验证了该方法的可行性和准确性。采用ABAQUS有限元程序建立了圆端形椭圆钢管混凝土轴压短柱的数值分析模型,研究了诸多参数对圆端形椭圆钢管混凝土轴压承载力的影响,揭示了圆端形椭圆钢管混凝土短柱的破坏模式和受力机理。研究结果表明:圆端形椭圆钢管混凝土短柱在轴压作用下的破坏模式主要包括中部鼓曲破坏、端部鼓曲破坏和多带鼓曲破坏;其轴压受力特征均与约束效应系数有关;圆端形椭圆钢管混凝土短柱的轴压极限承载力随混凝土强度、钢材强度及截面尺寸的增大而增大。研究结果可为圆端形椭圆钢管混凝土柱理论研究和工程应用提供参考。

L形截面RC短柱核心区混凝土等效单轴本构关系研究

L形截面柱的箍筋约束机理不同于其他形式截面柱,为建立其核心区混凝土等效单轴本构关系,基于已有的7个混凝土L形截面RC短柱轴心受压试验研究结果,通过合理假定,将异形柱截面核心区混凝土划分成若干区域,给出了有效横向约束应力的推导过程。采用建议的本构关系对相关试验的试件进行了荷载变形全过程分析,计算结果和试验结果吻合良好。完成了L形截面短柱不同参数(箍筋间距、箍筋直径、箍筋屈服强度、截面形式)对箍筋约束作用的影响规律研究。结果表明:箍筋间距、箍筋直径、箍筋屈服强度对轴向荷载-变形曲线影响较大,与未考虑箍筋约束作用的轴向荷载-变形曲线相比,其轴压承载力、峰值变形及应变延性均有不同程度的提高;截面形式对荷载变形曲线影响较小。

钢筋混凝土静力等效简化模型的数值模拟

钢筋混凝土是由钢筋和混凝土构成的复合材料,属于非均质、非线性材料.在数值分析中要分别采用不同材料、单元类型模拟(即建立分离模型),这种模拟方式计算量过大,不适于对其整体结构进行分析.通过抗弯刚度等效的简化方式,建立了钢筋混凝土的均质等效模型,借助有限元软件对所建均质模型和分离模型进行了线性、非线性的静力模拟,由对结果的比较,确定简化模型的材料参数,为钢筋混凝土结构的静力模拟分析奠定基础.

贯通节理岩体等效模型与弹性参数确定

出了一种研究贯通节理岩体等效弹性参数的近似模型 ;导出了贯通节理岩体基本弹性常数的解析估算公式 ;在此模型基础上编写了相应的较为通用的计算程序 ;分析了多组节理的存在以及节理面的倾角对岩体性能的影响 .预测得到的节理岩体弹性矩阵和弹性常数与节理有限元数值方法的结果十分接近 。

圆端形椭圆钢管混凝土构件受剪性能分析

文章基于一种适用于圆端形椭圆钢管约束核心混凝土的新型等效本构关系模型,建立了圆端形椭圆钢管混凝土构件受剪下的有限元分析模型,研究了构件的破坏形式,分析了不同参数对其受剪承载力的影响。研究结果表明,不同剪跨比下圆端形椭圆钢管混凝土的破坏模式主要有剪切破坏、弯曲破坏、弯剪破坏及局部鼓曲破坏;钢材强度、混凝土强度及含钢率的提升会增加构件抗剪承载力,剪跨比的增加会使构件抗剪承载力先增加后减小。研究成果可为圆端形椭圆钢管混凝土结构设计提供参考。

基于二维轴对称模型的高温管板热应力分析方法研究

本文以高温722℃条件下的镍基管板为研究对象,采用本构关系等效的方法,利用二维轴对称模型,对管板承受的热应力进行分析计算,并对计算结果进行评定,为后续采用二维模型计算高温管板的热应力提供方法参考。

带约束拉杆异形截面钢管内核心混凝土等效单轴本构关系

在钢板中部位置设置具有约束钢板外凸变形作用的水平拉杆,是改善异形截面钢管混凝土柱力学性能的有效方法。在已有文献对带约束拉杆方形、矩形、L形、T形、十形截面钢管混凝土短柱轴压试验研究成果的基础上,通过合理假定,将L形、T形和十形钢管混凝土截面分别划分成一个无拉杆的方形和若干个有拉杆的矩形钢管混凝土区域,借鉴约束混凝土本构模型,分别建立力学表达格式统一的带约束拉杆方形和矩形截面、以及带约束拉杆L形、T形、十形截面各区域的钢管内核心混凝土等效单轴本构关系。采用所建立的本构关系对相关试验的试件进行了荷载-应变全过程分析,计算曲线和试验曲线吻合良好。

基于等效全程单轴本构关系的应力三轴度分析

该文利用有限元辅助测试(Finite element Aided Testing,FAT)方法测得了四种工程材料的等效全程单轴本构关系,基于此全程本构关系对拉伸过程中漏斗试样的应力三轴度演化进行了有限元分析,并同基于Bridgman应力修正后的单轴本构关系得到的漏斗试样漏斗根部截面中心处应力三轴度计算公式结果进行了比较。得到了四种材料的等效全程单轴本构关系、破断应变、破断应力和漏斗根部截面上应力三轴度分布随截面中心Von-Mises等效应变的变化规律。同时基于三轴度理论还讨论了漏斗型试样的拉伸破断机理以及断口的形貌。

T形截面RC短柱核心区混凝土等效单轴本构关系研究

基于已有的11个T形截面RC短柱轴心受压试验研究成果,通过合理假定,将异形柱截面核心区混凝土划分成若干区域,给出了有效横向约束应力的推导过程,建立了T形截面各区域核心区混凝土等效单轴本构关系。采用建议的本构关系对相关试验的试件进行了荷载-变形全过程分析,计算结果和试验结果吻合良好。完成了T形截面短柱不同参数(箍筋间距、箍筋直径、箍筋屈服强度)对箍筋约束作用的影响规律研究。结果表明:箍筋间距、箍筋直径、箍筋屈服强度对轴向荷载-变形曲线影响较大,与未考虑箍筋约束作用的轴向荷载-变形曲线相比,其轴压承载力、峰值变形及应变延性均有不同程度的提高。

防火保护的CFRP加固混凝土梁抗火性能分析

将CFRP和粘结CFRP所用胶黏剂作为"整体材料",建立了不同温度下CFRP-混凝土界面的等效本构关系,并运用ANSYS有限元分析程序对分别采取厚型防火涂料、超薄型防火涂料和水泥砂浆作防火保护材料的CFRP加固混凝土梁在不同工况下的抗火性能进行了分析,研究防火保护材料厚度、混凝土保护层厚度、荷载比及加固量对CFRP加固混凝土梁抗火性能的影响。结果表明,CFRP加固混凝土梁抗火性能随着荷载比和加固量的增大而降低,随着防火保护材料厚度和混凝土保护层厚度的增加而增强;相对而言,防火保护层厚度、荷载比和跨高比对CFRP加固混凝土梁耐火性能的影响较大,而加固量的影响相对较小。

夹层板系统压缩力学性能试验研究

夹层板系统以其优越的力学性能在工程领域得到广泛应用。对夹层板系统在不同加载速率下的压缩力学性能进行了试验研究。首先对钢-聚氨酯-钢夹层板系统进行了准静态压缩试验,得到夹层板系统的准静态等效应力-应变曲线;并对同一组试样,基于分离式霍普金森压杆试验装置,进行了动态冲击压缩试验。近似等效SHPB试验原理,分析夹层板系统的动态力学性能。比较分析结构的破坏形式和原因,为新型结构的优化设计和应用提供参考。

考虑材料应变硬化的结构极限分析的弹性模量缩减法

基于应变能等效原则求解了考虑材料应变硬化的等效屈服强度,建立了双线性、幂强化和Ramberg-Osgood材料的等效弹塑性模型,定义了基于等效屈服强度的单元承载比,给出了动态识别高承载单元的基准承载比,利用变形能守恒原则确定了高承载单元的弹性模量缩减策略,进而建立了考虑材料应变硬化结构极限分析的弹性模量缩减法,解除了弹性模量调整法受理想弹塑性材料本构关系的限制,可应用于考虑材料应变硬化的结构承载力设计与安全评估中.

EAS-Nb_(3)Sn股线等效力学性能的分级均匀化分析

Nb_(3)Sn股线与内部纤维的几何尺度跨度大,数值计算时考虑全部细观结构会耗费大量计算资源且耗时较长。根据EAS-Nb_(3)Sn股线的几何特征进行了三级分层、两级等效处理,建立了EAS-Nb_(3)Sn股线分层多尺度计算模型,并数值计算了每级代表性单元的等效弹性参数,减少了数值分析的计算量。同时考虑了股线从高温制备到极低温工作环境的巨大温度变化,数值分析了4 K~923 K温度范围内EAS-Nb_(3)Sn股线不同层级结构的等效弹性参数和考虑铜保护层塑性时股线的宏观应力-应变关系,数值结果表明,温度越高,股线各层级的弹性参数越小。将EAS-Nb_(3)Sn股线数值模拟的应力应变曲线与实验结果进行了比较,在应变较小时吻合良好。