预埋光纤监测法在变电站预应力管桩负摩阻力监测中的应用

旨在探究欠固结地区变电站负摩阻力分布规律,采用预埋光纤监测法对某变电站工程中管桩状态进行实时精准监测。结果显示:监测数据与理论结果相符,验证了该方法的有效性;同时,受施工干扰影响,部分桩基负摩阻力监测值偏大。研究为变电站软土区域桩基负摩阻力的计算与监测提供了参考,对类似工程中的桩基监测具有借鉴意义。

基于力学响应的碳纤维夹层结构可设计性的应用分析

碳纤维夹层结构以轻质高强度和耐腐蚀特性广泛应用航空航天领域。提出一种以最优力学响应特性为目标,对碳纤维铺层角度进行设计,利用有限元分析软件进行仿真验证的设计方法。结果表明,文中方法可充分利用碳纤维夹层结构可设计性,为电子产品结构设计提供参考。

3种加锚方式下2种碳纤维布加固钢筋砼梁抗剪承载力计算的比较

按照《碳纤维片材加固混凝土结构技术规程》与《混凝土结构加固设计规范》分别对胶锚或钢板锚、环形箍及自锁式、加织物压条一般式3种U形箍加锚方式加固后的梁斜截面承载力进行计算。结果发现,2种计算方式得出胶锚或钢板锚加锚方式的承载力增加值差异最小,加织物压条一般式的差异最大。2个工程抗剪加固应用算例的验证结果与计算结果一致。由此可知,在相同加固要求条件下,采用胶锚或钢板锚加锚方式的加固成本最低。

CFRP套料钻制孔工艺及轴向力预测研究

在钻削碳纤维复合材料(CFRP)时,由钻头轴向力引起的分层损伤是影响零件装配质量与使用寿命的最重要因素之一。为了提高CFRP制孔质量,本文通过正交实验分析了主轴转速、进给量与刃径对套料钻轴向力的影响,并基于响应面法(RSM)建立了轴向力回归预测模型。针对模型精度问题,提出了一种粒子群(PSO)算法优化的径向基神经网络(RBF)预测模型,并进行了实验验证。结果表明:各主因素对轴向力的影响顺序为进给量>主轴转速>刃径,套料钻高转速、低进给、大刃径的搭配能获得更小的轴向力;PSO-RBF神经网络预测模型的平均绝对百分误差为3.27%,相对标准RBF神经网络预测模型与RSM回归预测模型误差分别降低了32.85%与44.67%,因此PSO-RBF神经网络模型能更有效地预测套料钻钻削过程中的轴向力。

基于偏最小二乘法的碳纤维导线拉断力预测

为预测并调整碳纤维导线的性能,提出基于偏最小二乘回归的碳纤维导线拉断力预测模型。针对碳纤维导线材料构成与拉断力之间易发生多重共线性问题,采用主成分分析方法提取导线材料参数构成的综合变量,在此基础上建立以碳纤维束数、玻璃纤维束数、玻璃纤维带根数和铝线截面积为输入变量的拉断力预测模型。试验结果表明,碳纤维导线拉断力的预测相对误差不大于4%,说明预测值与实测值吻合度良好,可用于指导碳纤维导线研发和生产。

应用碳纤维索的大跨度斜拉桥静力学特性分析

为了验证碳纤维拉索在大跨度斜拉桥中的应用可能性,以跨度1400m的钢斜拉桥设计模型为对象,用三维非线性计算理论分析了碳纤维拉索斜拉桥的承载能力、静力抗风特性以及使用荷载作用下的力学行为.通过与同跨度钢索斜拉桥比较,讨论了碳纤维拉索对大跨度斜拉桥静力学特性的影响.分析结果表明,(1)由于拉索没有屈服点,在极限状态下可以分担比较多的竖向荷载,桥梁的极限承载能力有所提高;(2)具有同样的抗风稳定性;(3)在正常使用条件下的最不利压缩应力基本上一致;(4)竖向变形刚度有所下降.

外贴碳纤维增强材料加固混凝土梁的抗弯设计方法

根据目前碳纤维增强材料(CFRP)加固混凝土梁的理论和实验研究结果,重点研究碳纤维制成织物片材粘贴到混凝土表面用于结构的补强与加固的技术特点,分析二次受力对加固结构的弯矩承载力的影响;同时对外贴碳纤维加固混凝土梁的抗弯提供一种简单、实用的设计方法,供工程设计人员参考,对碳纤维布加固混凝土梁中出现剥离破坏也进行了分析,提供了最大剥离正应力的计算公式。

碳纤维布加固钢筋混凝土梁受弯剥离承载力计算

碳纤维布加固混凝土结构技术的研究近年来发展很快。在已有试验结果分析的基础上 ,本文对碳纤维布加固钢筋混凝土梁受弯剥离的破坏形态进行了研究 ,通过粘结区域各种应力的解析 ,提出了剥离破坏的数学判据 ,以此建立了相应的剥离承载力计算方法 ,该方法中考虑了粘结正应力和剪应力的综合作用。经与试验结果的比较 ,证明本文方法计算碳纤维布加固钢筋混凝土梁受弯剥离承载力具有较高的精度 ,从而完善了碳纤维布加固混凝土梁的设计理论。

钢纤维混凝土管片抗剪承载力设计方法研究

通过实际算例详细介绍了我国和欧洲规范关于钢纤维混凝土结构构件抗剪承载力的设计方法。计算结果表明:和欧洲规范设计理论不同,应用我国规范设计方法进行管片抗剪承载力设计,主要是考虑混凝土的抗剪承载力,并没有考虑纵向钢筋对斜裂缝的控制作用,在一定条件下,我国结算结果保守;考虑钢纤维影响,当截面内力较小时,按我国规范计算钢纤维混凝土管片斜截面增加的抗剪承载力比欧洲规范计算结果至少40%左右。因此,建议针对应用我国规范进行钢筋钢纤维混凝土管片抗剪承载力设计的相关内容应作相应调整。本研究可为优化我国钢纤维预制盾构管片的抗剪承载力设计提供参考。

飞行器主承力结构的轻量化设计

利用碳纤维复合材料具有比强度及比模量高等优点,针对中心承力筒式卫星主承力结构设计了一种主承力架和若干独立模块层单元组合的结构方案。通过复合材料层压板理论和截面设计理论,对主承力架进行了结构设计。该主承力架由碳纤维复合材料铺层成型,消除了层间耦合刚度;采用薄蒙皮+"几"字型筋+T型环筋的桁架结构和合理的工艺设计提高了主承力架的承载能力。对所设计的主承力架结构进行了数值仿真分析,结果表明主承力架强度和刚度均满足设计要求。最后,对主承力架进行了实验验证,结果显示,实验结果与仿真计算结果基本一致。与铝合金材料结构设计相比,采用碳纤维复合材料的主承力架结构的重量减少了30%以上,实现了飞行器主承力结构的轻量化。

基于隔时复压试验的静压桩优化设计方法

桩的承载力随时间变化的现象称为承载力时间效应,现有设计方法没有全面考虑此方面的影响。利用静力压桩机方便移机的特点,对桩进行复压使其产生一定的贯入度,以确定任意时刻的广义极限承载力,称之为隔时复压试验,其特点是以减少后期沉降和提高承载力为目的的复压方法。珠海、太原隔时复压试验的结果显示,承载力增长趋势是明显的。将隔时复压的结果与广泛采用的Skov和Denver的承载力增长经验关系式对比,发现两者的相关性显著,并得到了时效系数的分布范围。通过较短时间内的隔时复压结果,确定长期承载力增长规律,并运用到静压桩的优化设计中,同时采用复压调节系数和安全系数对结果进行修正,以提高设计方法的准确性。详细介绍了优化设计的思路,并以太原某工程为例证明了此方法的可行性。此设计方法对降低施工难度、缩短工期、节约成本、保证设计的可靠度都具有重要意义。

CFRP加固混凝土梁式结构技术及其设计方法

碳纤维片材加固砼结构技术是近年发展起来的综合性能较好的新型加固技术。本文全面介绍了该项技术的特点、原材料的选择、成型工艺和加固梁的设计方法 ,便于指导工程实践 ,并对碳纤维片材加固梁技术存在的问题及今后的研究方向进行了探讨。

外贴碳纤维增强材料加固混凝土梁的抗弯设计

根据目前碳纤维增强材料(简称CFRP)加固混凝土梁的理论和实验研究结果;文章重点研究碳纤维制成织物片材粘贴到混凝土表面用于结构的补强与加固的技术特点,基于平截面假定的抗弯承载力计算理论,对CFRP加固混凝土梁受弯抵抗承载力的计算方法做了分析探讨,并分析二次受力对加固结构的弯矩承载力的影响;同时对外贴碳纤维加固混凝土梁的抗弯提供一种简单、实用的设计方法;理论计算和试验结果比较吻合,可供工程设计参考。

碳纤维板材加固混凝土梁正截面承载力的工程应用

介绍了碳纤维板材加固某工业建筑中混凝土梁的设计原理和算法、施工要点、后期检测等全过程的情况,提出了比较适合碳纤维板材的设计和施工方法。工程的使用为大量推广该加固技术提供了实践经验。

CFRP/Al复合构件无头铆钉压铆力建模与仿真分析

压铆力作为影响CFRP/Al复合构件铆接质量的重要参数,其大小往往根据经验给出,缺乏理论依据。文章针对CFRP/Al复合构件的无头铆钉压铆过程从理论建模和有限元模拟两方面研究了压铆力。首先建立CFRP/Al复合构件无头铆钉压铆的物理模型与条件假设,并将该压铆过程划分为6个阶段;其次针对铆钉和铆接件分阶段进行受力和变形分析,并采用主应力法建立压铆过程所需的压铆力的理论公式;最后采用ABAQUS有限元软件对压铆过程进行仿真分析,对压铆力的计算和仿真结果进行对比分析,表明求解压铆力的理论公式有效性良好。

磁悬浮飞轮抱式锁紧机构碳纤维弹片优化设计

针对磁悬浮飞轮抱式锁紧机构用一体式碳纤维弹片,提出了一种新型优化方法。通过将碳纤维弹片等效为悬臂梁模型,对其进行静力学和动力学分析,得到其最大过盈摩擦力、锁紧力、解锁力、最大弯曲应力和一阶共振频率。基于有限元法,对弹片进行灵敏度分析,得到弹片上端和下端两组互不相关的结构参数,并分别对两组结构参数进行优化设计。优化结果表明,当弹片个数为12时,质量达到最小60.5 g,比最初170 g减少了64%。根据优化结果研制了一套锁紧机构,利用三轴正弦扫频振动和随机振动试验,检验锁紧机构对磁悬浮飞轮系统的保护效果。结果显示,振动试验中定、转子间最大相对振动位移为50μm,远小于磁悬浮飞轮保护间隙200μm,表明锁紧机构能够对飞轮系统实施有效保护。

碳纤维布加固混凝土内压管道承载力计算方法研究

首次通过14个素混凝土和14个钢筋混凝土环状试件外粘碳纤维布加固性能试验,研究了碳纤维布加固混凝土内压圆管的力学性能.试验表明,用碳纤维布加固混凝土内压管可以显著地提高极限承载力,明显地改善构件延性,能够获得良好性能.通过试验研究,提出了实用的承载力计算公式.理论计算结果和试验结果吻合较好,表明计算公式具有较好的适用性,可以为工程应用提供参考.

金刚石涂层钻头钻削碳纤维增强复合材料钻削力和撕裂预测

通过全面实验进行了金刚石涂层钻头钻削T300和T800碳纤维增强复合材料的研究,并用测力仪系统和超景深显微镜对钻削力和出口撕裂进行了测试与观察。运用指数公式模型对钻削力实验结果进行了回归分析,得到了T300和T800钻削力与转速以及进给量的之间关系式,并对该方程进行了检验,验证误差值均小于6%;建立了出口撕裂因子与钻削力的关系;T800碳纤维增强复合材料的轴向力与撕裂因子呈负线性关系,T300的轴向力与撕裂因子呈正线性关系。

剪力作用下大型钢箱梁极限承载力研究

现行GB50017-2003《钢结构设计规范》对焊接箱形截面梁极限承载力规定还比较粗糙,本文考虑材料非线性、几何非线性和箱梁初始缺陷的影响,采用对Nweton-Raphson公式进行修正的弧长增量法求解剪力作用下焊接箱梁极限承载力,并通过模型试验,验证了计算方法的正确性.通过大量的数值模拟仿真计算,归纳总结出了箱形截面梁在剪力作用下稳定极限承载力计算公式.该公式把极限承载力与腹板高厚比、翼板宽厚比直接关联起来,对焊接箱形截面梁稳定极限承载力的计算及设计具有参考价值.

碳纤维编织网增强混凝土梁正截面承载力计算

碳纤维具有高抗拉强度、耐腐蚀、抗磁化的优点,纤维束可以沿混凝土中的主拉应力方向布置,因此碳纤维编织网增强混凝土得到了越来越多的应用。当受压边缘混凝土应变大于混凝土峰值压应变时,对混凝土压应力采用等效矩形计算方法;反之,则将其近似为三角形分布,然后利用平截面假定推导得到了纤维拉断控制破坏、混凝土压碎控制破坏及平衡破坏三种破坏模式下的碳纤维编织网增强混凝土梁正截面承载力计算公式。最后,结合试验数据,验证了计算公式的精确性。