复合材料机身C型柱准静态压溃仿真及失效模式

为了研究复合材料机身薄壁C型柱结构轴向压溃吸能特性、失效模式及C型柱多层壳单元建模方法,建立多层壳单元有限元模型,基于准静态轴向压溃实验结果进行对比验证。结果表明:C型柱多层壳单元模型能够在一定程度上模拟层间分层失效及压溃过程中的局部弯曲变形和层束弯曲失效模式;仿真与实验的载荷-位移曲线吻合性较好,压溃初始峰值载荷,比吸能以及压溃均值偏差较小;但C型柱结构压溃初始峰值载荷较大,载荷效率较低,需通过优化设计进一步降低其初始载荷峰值。

不同缘条宽度复合材料C型柱轴向压缩吸能特性

针对不同缘条宽度的复合材料薄壁C型柱开展准静态轴向压缩实验,通过CT扫描分析其轴向压缩失效模式及破坏机理,利用吸能特性评估参数分析不同缘条宽度对C型柱轴向压缩吸能特性的影响。建立复合材料C型柱单层壳模型与多层壳模型,通过对比轴向压缩仿真与实验获得的失效模式、载荷-位移曲线以及吸能特性评估参数,来验证模型有效性。结果表明:缘条宽度对C型柱轴向压缩失效模式和吸能特性的影响较大,缘条宽度为25 mm和30 mm的C型柱在轴向压缩载荷作用下能够以稳态渐进的形式发生失效,且吸能特性较好;C型柱多层壳模型仿真获得的平均压缩载荷、总吸能及比吸能偏差在5%以内,单层壳模型仿真获得的平均压缩载荷、总吸能及比吸能偏差在8%以内,多层壳模型轴向压缩仿真精度更高。

倾斜复杂C型柱施工技术

北京大兴国际机场旅客航站楼及综合换乘中心(指廊)工程的C型柱向外呈放射状扩散倾斜状,其各部分倾斜角度不断变化,属倾斜复杂空间桁架结构,施工难度大.通过分析研究倾斜复杂C型钢柱吊装、测量及焊接等关键技术,采取相应对策,保证了工程质量和施工安全.

CFRP薄壁C型柱轴向压缩破坏机制及吸能特性

为研究碳纤维增强树脂基复合材料(CFRP)薄壁C型柱轴向压缩破坏机制及吸能特性,制备了4种铺层方式、3种厚度组合共12种T700/MTM28CFRP薄壁C型柱试件。考察C型柱低速轴向压缩过程中的失效模式及载荷变化,通过比较初始峰值载荷、平均压缩载荷、比吸能和载荷效率,分析铺层数及铺层角度对C型柱失效模式及吸能特性的影响。结果表明,纯0°铺层C型柱在轴压载荷作用下发生整体失稳,不具备实际意义上的能量吸收作用;0°/90°铺层、±45°铺层、45°/90°/-45°/0°铺层试件均发生了渐进式破坏,呈现出局部屈曲叠缩的失效模式。其中,45°/90°/-45°/0°铺层的C型柱比吸能随铺层数的增加而增加,具有更大的吸能设计与应用潜力。

北京新机场航站楼C3和C5型柱体系整体稳定分析

北京新机场航站楼C型柱曲面形状复杂,双向刚度不对称,整体稳定是其设计与分析中的关键问题之一。对C3和C5型柱进行了特征值屈曲分析;考虑初始缺陷影响、几何与材料非线性对C3和C5型柱进行了非线性屈曲分析,考察了C型柱的整体稳定性,研究了初始缺陷分布形式与缺陷幅值对C型柱整体稳定性的影响。分析结果表明:C3和C5型柱的前100阶特征值屈曲模态均为局部屈曲;C3和C5型柱达到临界荷载后不会因为局部杆件失稳而突然丧失承载能力,具有良好的整体稳定性;在各自以第1~3阶自振振型分别作为初始缺陷分布形式时,C3和C5型柱的临界荷载系数与无初始缺陷柱相比分别最大下降8.8%和9.7%,C型柱对初始缺陷的施加不敏感;在不同振型作为初始缺陷分布形式的情况下,各荷载-位移曲线重合度较高,C型柱对初始缺陷分布形式的变化不敏感;C3和C5型柱对初始缺陷的幅值在L/1 000~L/300(L为柱高)间变化同样不敏感。建议在C型柱整体稳定分析中,初始缺陷幅值取L/300。

复合材料C型柱轴压失效分析的层合壳建模方法

由于易于设计、制造以及承载效率高,C型柱作为一种典型的垂向支撑结构,大量应用于大型运输类飞机货舱地板下部。以复合材料C型柱结构为对象,并结合复合材料C型柱轴向压缩试验,旨在发展其在轴向压缩载荷下失效分析的有限元方法。首先,对材料模型的应力-应变曲线进行参数化研究,明确Lavadèze材料单层模型、Puck IFF基体失效准则和Yamada Sun纤维失效准则中参数的物理意义并给出取值建议。其次,建立"层合壳"模型,模拟轴向压缩载荷下破坏失效的力学行为,并与试验结果进行对比分析。研究结果表明,该建模方法能够较好地模拟渐进压缩破坏过程,平均压缩载荷、比吸能的预测值与试验结果具有较好的一致性。

典型螺栓连接CFRP薄壁C型柱轴压失效行为:试验及数值模拟

为了研究典型螺栓连接碳纤维增强树脂复合材料(CFRP)薄壁C型柱的轴压失效模式及吸能特性,进行了5组不同铺层方式C型柱的准静态轴压试验,即[0/90]_(4s)、[±45]_(4s)、[±45/90_(2)/0_(4)]_(s)、[±45/90/0_(2)/90/0_(2)]_(s)、[90/±45/0]_(2s),获得其失效形貌及载荷-位移曲线。采用Lavadèze单层壳单元模型、Puck-Yamada失效准则、层间胶粘单元及螺栓模型,建立C型柱层合壳模型进行轴压仿真,并与试验失效形貌、载荷-位移曲线及吸能特性评估指标进行对比分析。结果表明:0°、±45°、90°纤维可以显著影响C型柱轴压失效模式及吸能特性。在轴压载荷下,±45°纤维铺设C型柱发生局部屈曲失效模式,吸能特性差。±45°纤维铺设在外部,0°和90°纤维交替铺设在内部的C型柱,其轴压失效过程平稳,吸能特性好。与C型柱轴压试验结果相比,层合壳模型获得的整体变形和局部失效形貌吻合较好,载荷-位移曲线变化趋势和吸能特性评价指标基本一致。研究结果对CFRP薄壁C型柱吸能设计具有一定的指导意义。

北京大兴国际机场旅客航站楼及综合换乘中心指廊工程钢结构综合施工技术

北京大兴国际机场是世界上最大的机场,航站楼混凝土结构南北长996m,东西方向宽1144m,由中央大厅和中南、东北、东南、西北、西南5个指廊组成.在指廊施工过程中,结合指廊钢结构工程的特点,针对不同施工部位和施工难点,在钢柱、钢屋盖、C型柱、幕墙柱、支座、群塔作业等方面采取了多项技术措施,保证了指廊工程顺利施工.