新型六杆四面体扭网壳的构形、静力和稳定性能

提出了一种基于投影平面为四边形的六杆四面体单元组成的新型扭网壳(简称六杆四面体扭网壳),研讨了六杆四面体扭网壳结构的构形,它构造简单,节点和杆件数相对较少,网格抽空率高,兼有单层和双层网壳的优点.针对上、下弦节点为半刚接半铰接六杆四面体单块扭网壳作了静力和线性与非线性稳定性分析,结果表明上弦杆全部受压,下弦杆全部受拉,腹杆除周边一、二圈局部杆件受压外大部分也都受拉,各类杆件内力变化幅度很小,有利于杆件截面选配,提高材料的利用效率.结构的整体刚度好,结构的双非线性稳定系数对比于相应特征值屈曲系数降幅很小,用钢指标优越.这类网壳结构在两种网格抽空方式的单块扭网壳、三种形式的四块组合型扭网壳和一种两块组合型扭网壳中有推广应用的前景.

30%SiC_P/LD2复合材料的TIG焊研究

采用钨极氩弧焊的方法对30%SiCP/LD2高体积分数复合材料进行了焊接实验,研究了在同种TIG焊焊接规范参数下LD2-LD2、LD2-30%SiCP/LD2、30%SiCP/LD2-30%SiCP/LD2三种不同材料组合焊接性差异,分析了焊接热输入对接头强度的影响。实验结果表明:LD2-LD2焊后接头强度高于其他两种;焊接热输入过大和过小都会造成接头强度的损失。利用光学显微镜和扫描电镜观察分析了30%SiCP/LD2复合材料TIG焊接头强度损失的机理,认为接头区形成少量的气孔及SiC颗粒的偏聚是造成接头强度下降的主要原因,接头区未见Al-SiC界面反应现象。着重分析了气孔类型、形成原因及防止措施。在此基础上,通过合理的接头区坡口设计、选择合适的焊丝成分、制定合理的焊接工艺规范,认为采用钨极氩弧焊方法焊接30%SiCP/LD2高体积分数复合材料是可行的。

炮弹头螺受力分析及联接方式改进

运用受力分析的方法，对弹丸头螺在全弹道过程中的受旋力进行分析，提出头螺与弹炸联接方式的改进意见，并通过试验予以验证，为某型榴弹的安全生产解决了一个实际问题．

高压模拟试验舱的设计及强度分析

高压模拟试验舱能为海洋石油装备提供高压条件下的水密性检验、承压强度检验和疲劳检验,为海洋水下装备关键零部件的深水测试提供硬件条件。依据JB 4732标准设计了一种承压60 MPa的高压舱,依据其特点开发了高压舱分析软件。利用开发的软件对高压舱进行参数化建模和有限元分析,并依据分析结果对高压舱各部件的尺寸进行优化,同时利用单元生死技术对高压舱的焊接过程进行了模拟。分析结果表明,高压舱的最大外径4 786 mm,高度7 500 mm,圆筒体和封头材料选用35Cr Mo材料;焊接过程中高压舱径向膨胀2.233 mm,冷却时径向收缩4.583mm;焊接结束时高压舱残余应力为955 MPa,需进行时效处理以减小残余应力。

跨封头与筒体开设人孔结构的三维有限元分析

对跨封头与筒体开设的人孔结构在常规设计的基础上,运用ANSYS软件做了有限元分析,分别给出接管与封头筒体相贯线、相邻接管封头对称面、相邻接管筒体对称面、管子对称面上的应力强度分布曲线,结果表明封头受开孔影响要比筒体严重的多。

内压锥壳大端与球壳连接结构及其强度分析

锥壳大端连接球壳是常见的流化床反应器上部扩大段结构形式,现行常用标准未对该结构的设计作具体规定。参照GB 150.3—2011《压力容器第3部分:设计》有关锥壳大端折边厚度计算、球壳厚度计算、圆筒和封头连接的对接接头形式,讨论了内压锥壳大端与球壳连结的结构形式的特点,指出折边和锥壳的连接通常为不等厚对接。采用通用有限元软件ANSYS分析了3种不等厚对接过渡段的应力分布,对应力集中部位作了应力线性化处理和应力强度评定,指出了3种不等厚对接方式的特点,总结了此类结构的设计要点。

大跨铝合金自由曲面网壳设计研究

G60拉斐尔科创云廊屋盖的一期工程尺寸为736m×126m,为超长大跨铝合金自由曲面网壳结构。屋盖通过钢结构树状柱支撑于11栋高层建筑屋顶。阐述结构设计过程中关键指标的设计以及荷载取值的原则,通过应变能最小的原则开展屋盖结构找形的研究,介绍屋盖结构中支撑体系设计和网格布置的考虑因素,进一步说明结构分析的关键计算结果。重点介绍本项目的铝合金板式节点性能研究,开展两组板式节点足尺轴压试验,并与有限元模拟对比分析,结果验证了有限元建模的有效性,并为结构设计的安全性和构造的合理性提供数据支撑。同时进行了3组试件抗剪加强节点试验,对比分析3种不同类型板式节点的受力特性和破坏现象。结果表明抗剪键具有良好工作性能。

连接板厚度对沉头铆钉连接强度的影响分析

采用考虑材料弹塑性、接触及几何大变形等因素的非线性有限元方法对沉头铆钉连接结构进行模拟。主要研究连接板的厚度对沉头铆钉连接强度的影响,并与平锥头铆钉进行对比。分析结果表明铆钉在承受剪力的同时会承受一部分拉力,致使铆钉的连接强度有所降低。特别是对在较薄平板上安装的沉头铆钉,因锪窝对铆钉孔削弱较大,铆钉孔变形较大。较大的变形使铆钉轴线发生倾斜,导致其受拉变严重,从而对其连接强度产生了显著的影响。而连接板厚度对平锥头铆钉的连接强度影响不明显。

圆管与工字钢混合空间管节点非线性承载分析

以圆钢管为主管而以工字钢为支管的结构是一种新颖的钢管结构 ,其节点受力非常复杂 ,为了便于设计计算 ,有必要深入研究其承载性能。在应用非线性有限元法对圆管与工字钢混合空间管节点的承载性能进行分析时 ,采用四边形等参壳元来构造管节点的几何和材料非线性有限元模型 ,采用自动步长增量法来进行迭代计算 ,其中 ,有限元求解是通过 ADINA软件来完成的。通过分析大量算例 ,并对所得结果进行回归 ,得到了管节点在轴心受力和平面外受弯两种荷载条件下的极限承载力公式。最终结果对管节点的理论分析及工程实践均有指导作用 ,并且在新加坡 MEGA展览中心工程中得到了应用 。

考虑局部构造形式影响的焊接节点抗震性能分析

钢结构梁柱节点的局部构造形式对结构抗震性能影响显著,该文研究已有焊接节点构造形式的优缺点,依据等强设计原则,提出新型的节点构造形式。采用有限元软件ANSYS建立非线性有限元模型,考虑构件局部屈曲,对节点施加初始缺陷,并依据已有的钢框架焊接节点试验验证所建立有限元模型的准确性和适用性。对新型节点与标准节点、加强型节点和削弱型节点在承载力、断裂性能、滞回性能、退化特性、破坏形态以及累积损伤等方面进行对比分析,深入探讨新型构造形式节点的抗震性能。分析结果表明:新型节点在不改变节点刚度的情况下,能够实现塑性铰外移,且节点破坏形态与断裂性能滞回性能稳定,在断裂性能与累积损伤方面表现良好。