中空夹层钢管混凝土柱外钢管轴压局部失稳的简化计算模型

轴压作用下中空夹层钢管混凝土短柱的外钢管失稳临界应力计算公式还不够完善。分析认为,中空夹层钢管混凝土短柱的外钢管与实心钢管混凝土短柱的外钢管受力情况基本相同。因此,基于张耀春等的理论模型研究了中空夹层钢管混凝土短柱外钢管的局部失稳。构件夹层混凝土与外钢管条形单元相互作用模型取为文克尔弹性地基上的长梁模型,进而可以利用文克尔弹性地基梁理论计算外钢管的弯曲波长λ。根据实际工程中的钢管厚度t与圆柱构件横截面半径r之比远小于1∶t/r?1的情况,和外钢管失稳波长约为弯曲波长λ,简化了张耀春等模型中的理论推导。类比该模型,推导得出中空夹层钢管混凝土短柱外钢管局部失稳临界应力简化计算公式。该简化计算模型中局部失稳波长与其他学者的试验数据对比,平均误差为7.7%,临界应力计算值的相对误差值为2.7%,表明该简化计算公式可行,可以为工程实践提供参考。

层合板和蜂窝夹心结构复合材料敲击特性研究

制备了层合板结构和蜂窝夹心结构两种不同结构的复合材料损伤试块,基于有限元理论对这两种典型复合材料损伤结构的振动特性进行了分析,发现损伤尺寸对碳纤维蜂窝材料固有频率的影响显著优于碳纤维层合板的固有频率。采用啄木鸟智能检测仪对两种不同结构的复合材料损伤试块进行了敲击试验,试验结果表明,蜂窝夹心结构损伤试块的敲击检测脉宽损伤差异率为50.5%,而层合板损伤试块的敲击检测脉宽损伤差异率为31.5%,敲击检测对碳纤维蜂窝复合材料的损伤检测灵敏度显著大于层合板结构复合材料。

中空夹层钢套铝管混凝土短柱轴压性能试验研究

为研究中空夹层钢套铝管混凝土短柱的轴压性能,通过改变参数的方法对8根构件开展了轴压试验,构件中空率为0.38、0.51、0.78,混凝土强度为普通混凝土C30、轻质混凝土C30,内铝合金管壁厚为5 mm和3 mm;依据中空夹层钢管混凝土短柱的轴压承载力公式,对约束效应系数进行修正,最终得出拟合性较好的中空夹层钢套铝管混凝土短柱轴压承载力计算公式。结果表明:构件的破坏形态为跨中部或端部发生鼓曲,其中外钢管向外鼓曲,核心混凝土被压碎,内铝合金管向内凹陷;中空率为0.78和0.51的构件较中空率为0.38的构件极限承载力分别提高29%、19%,普通混凝土构件的极限承载力相较于轻质混凝土构件提升60%;内管壁厚为5 mm的构件相较于内管壁厚为3 mm的构件承载力提高约2%;构件的承载力大小随着中空率的减小而增加,随着混凝土强度等级的增加而增加,随着内铝合金管壁厚的增加而增加。

装配式中空夹层钢管混凝土构件节点有限元模拟研究

为研究基坑内支撑应用中空夹层钢管混凝土构件下的节点连接方法,设计了一种新型的节点结构形式。本文利用有限元软件建立节点的力学模型,并对其施加实际工程所受荷载,最后进行数值分析,以探究在实际工程应用下节点构件以及各部件的承载能力与变形幅度。结果表明:对节点施加中空夹层钢管混凝土构件极限承载力的情况下,变形最大位置为侧向钢板处,其变形数值达到容许值的86%;应力最大位置为中部钢板处,达到钢材屈服应力的90%,证明节点可以满足承载力的需求并晚于构件破坏。此种节点设计的研究成果可为中空夹层钢管混凝土构件在基坑内支撑中应用提供参考。

蜂窝型空腹夹层板楼盖挠度的影响因素分析

蜂窝型空腹夹层板楼盖实际工程中的应用越来越多,楼盖变形过大会影响工程的安全性,文章通过改变各种参数对楼盖挠度影响的因素进行分析。研究结果表明,增大薄板厚度、空腹夹层板高、上下肋高及宽度,均有利于提高结构竖向刚度,空腹夹层板面薄板取网格边长1/25~1/15;网格尺寸对楼盖竖向刚度有较大影响,在接近楼盖跨度时,网格尺寸越大挠跨比也越高,推荐蜂窝型空腹夹层板楼盖网格尺寸不大于2 500 mm。

蜂窝型空腹夹层板的静力性能分析

在实际应用中,空腹夹层板楼盖施工比较复杂,在建模分析时充分考虑了蜂窝型空腹夹层板三维传力特点,作出了将上肋和混凝土表层薄板完全结合在一起而不计二者相对滑移的结论,在协同变形假设下,建立蜂窝型空腹夹层板模型,对其轴力及竖向挠度特性进行了分析。结果表明:蜂窝型空腹夹层板上肋轴力从楼盖四周到跨中呈递减趋势,楼盖中心地段以压力分布为主,剪力键处轴力分布较均匀,总体上主要表现为受压,纵横方向上自支座到跨中轴力呈逐渐降低的趋势;楼盖挠度为轴对称,从楼盖跨中区域向楼盖四周递减,表现出“碗状”特征。建议在实际工程中楼盖周围网格上、下肋加设斜撑或制作实腹梁截面。

三维整体中空复合材料低速冲击性能

为深入了解三维整体中空复合材料的低速冲击性能,制作了满足要求的测试件。选取2种不同芯层高度的复合材料进行低速冲击实验研究,即对5 mm厚的材料进行不同级别能量的低速冲击实验;对7 mm厚的材料进行铝蒙皮前后低速冲击对比实验。借助ORIGIN软件对材料低速冲击过程中的主要参数(速度、位移、冲击载荷、吸收能量等)进行分析。结果表明:低速冲击过程中的初始损伤能量可用来表征材料的破坏程度;铝蒙皮有利于增强材料的抗低速冲击性能。

碳纤维/环氧树脂基中空夹芯复合材料压缩性能的有限元法研究

在已有研究的基础上,利用有限元软件ANSYS Workbench,建立了三维中空夹芯复合材料结构模型,进行三维中空夹芯复合材料的压缩性能研究。利用该模型,探讨了材料在2 mm压缩位移载荷作用下纤维、树脂和复合材料的应力、应变分布。结果表明:三维中空夹芯复合材料在压缩载荷作用下,芯材交叉处应力最大,最容易发生压缩破坏;上下面板应力最小,最不容易发生压缩破坏;复合材料在承受压缩载荷作用时,纤维起主要承载作用,树脂起次要作用;材料的破坏模式主要为树脂破裂。

整体中空夹层复合材料力学性能的实验研究

研究了整体中空夹层复合材料的复合成型工艺,制作了满足要求的实验件。对整体中空夹层复合材料经、纬向的侧拉、侧压、平拉、平压、双层剪切和4点弯曲等性能进行了实验研究,获得了该种材料的主要力学性能参数,并与类似的蜂窝夹层材料部分力学性能进行了对比。分析了整体中空夹层复合材料经、纬向性能的差异以及材料的失效形式,得到了一些有益的结论,为该种材料的结构设计和性能分析奠定了重要的基础。

低速冲击后三维中空夹层复合材料的压缩损伤容限

为了研究低速冲击后三维中空夹层复合材料的压缩损伤容限(剩余压缩强度),制作了满足要求的实验件并进行了剩余压缩强度对比实验。采用数码照片和外观检测等方法对压缩破坏损伤发展的过程进行了研究,分析了压缩破坏机理。结果表明,冲击损伤严重影响了三维中空夹层复合材料板的抗压能力,剩余压缩强度随冲击能量的增加而减少;三维中空夹层复合材料的压缩破坏主要由前面板控制,前面板发生局部屈曲的载荷与板的压缩破坏载荷几乎相等;表面蒙皮不仅能减少冲击损伤,而且能使板内的损伤显露在表面,容易让人发现。

泡沫铝夹芯圆筒抗爆性能研究

在验证了所用方法有效性的基础上,采用有限元软件LS-DYNA分析了重量相同、由A3钢和闭孔泡沫铝制成的夹芯圆筒与由A3钢制成的实体圆筒在3种不同爆炸载荷作用下的动力响应,同时分析了5种不同夹芯圆筒的抗爆性能。结果表明,在相同爆炸载荷的条件下,无论是在变形还是在能量吸收方面,夹芯圆筒都优于相同重量的实体圆筒;对于夹芯圆筒,内面板厚度应不大于外面板厚度,这样能在降低夹芯圆筒整体变形的同时发挥泡沫铝芯层的吸能优势。

三维中空夹芯复合材料拉伸性能的有限元分析

利用有限元软件Workbench,建立了三维中空夹芯复合材料结构模型,进行拉伸性能研究。利用该模型,探讨了材料在1 mm拉伸位移载荷作用下纤维、树脂和复合材料的应力、应变分布。结果表明:三维中空夹芯复合材料在拉伸载荷作用下,"X"形芯材交叉处应力最大,最容易发生拉伸破坏;上下面板应力最小,最不容易发生拉伸破坏;复合材料在承受拉伸载荷作用时,增强体纤维起主要承载作用,基体树脂起次要作用;当拉伸位移载荷达到1 mm时,材料的破坏模式主要为树脂破裂。

整体中空复合材料有限元模型的建立

采用有限元法对整体中空复合材料进行计算机模拟,利用ANSYS分析软件建立了整体中空复合材料的有限元模型,并模拟了压缩、剪切和弯曲过程中的应力分布情况,为材料的优化设计提供依据。由于其在设计、织造、成型等过程中各类参数的变化,该模型还需根据实际情况不断地调整与修正。

改性氢氧化铝的制备及其对整体中空复合材料阻燃性能的影响研究

为了提高整体中空复合材料的阻燃性能,利用DOPO型硅烷偶联剂对氢氧化铝(ATH)进行表面改性制得DOPO/ATH。对改性后的ATH进行红外光谱分析(FT-IR),结果表明,在ATH与DOPO型硅烷偶联剂之间存在化学键合。LOI和UL-94测试结果表明,DOPO/ATH对整体中空复合材料的阻燃性能具有提高作用。当球磨改性制得DOPO/ATH的填充量达到20%时,整体中空复合材料的LOI值为29%,并且通过UL-94V-0测试。

面板增强中空复合材料构件微波成形工艺

针对面板增强中空复合材料构件在复合成形时存在的耗费时间较长及难以保证大高度芯柱直立性的问题,提出了能够保证大高度芯柱直立性的铺放成形工艺并设计了用于该成形工艺的芯模,设计了包含使用高导热透波芯模、施加合适固化压力、采用多层异种材质模具、采用定制微波炉、采用多个升温速率这5个措施的微波加热固化方式。利用上述成形工艺制造实验样件,并测试了样件的力学性能,其中平压强度、剪切强度、弯曲刚度和平拉强度分别为2.2MPa、0.60MPa、20.0N·m2、3.3MPa。制造规格为30cm×14.5cm的样件能耗约2028kJ。实验结果表明所提出的成形工艺能高效低能耗制造出芯柱直立性和综合力学性能较好的面板增强中空复合材料构件。

现代建筑的新型楼盖结构体系

总结了现代建筑的多种钢筋混凝土和预应力混凝土结构楼盖体系的技术性能、施工特点、设计计算方法的要点。重点介绍了在跨度(或柱网)为6～12m的多层与高层建筑中应用的三种新型的预应力混凝土楼盖结构体系:密肋板、空心板和夹层板,及如何合理地选择这些楼盖体系。对8.4m×8.4m柱网的多种轻型楼板组成的楼盖结构体系与常规的梁板和实心板进行了技术经济比较,提出了控制结构层高度、结构层折算厚度和结构自重的建议。

轻质夹层复合吸声结构的水声性能实验研究

夹层复合吸声结构具有很强的可设计性,得到广泛的应用,但以往研究的此夹层结构的吸声芯材存在密度较大的问题。为解决此问题,采用玻璃钢作为表层材料,多种空心玻璃微珠混合填充环氧树脂和聚氨酯改性环氧树脂合成的高分子吸声材料作为芯材,设计一种轻质夹层复合吸声结构。首先研究确定了表层材料的厚度,并制作了脉冲声管测试试件,根据测试结果确定芯材的合成配方,根据此配方制作了消声水池测试试件,在消声水池中测试了其吸声系数和反射系数,最后对该结构的吸声机理进行了分析,结果证明:用空心玻璃微珠填充环氧树脂和聚氨酯改性环氧树脂可以合成低密度高分子吸声材料(相对密度0.8±0.05),用其作为芯材制作的夹层复合吸声结构具有良好的吸声性能,降低夹层结构的整体重量的同时也具有很好的声隐身效果,更有利于工程的应用。

树脂基体种类对三维中空夹芯织物复合材料力学性能影响的研究

以不饱和树脂和环氧树脂为基体,与三维中空织物分别复合成中空夹芯织物复合材料,利用万能材料试验机分别对2种复合材料的拉伸、压缩和弯曲性能进行测试,研究了树脂种类对复合材料力学性能的影响规律。结果表明:不饱和树脂与固化剂质量比为100∶2,固化温度为70℃时,复合材料具有最佳的拉伸、弯曲和压缩性能。环氧树脂基复合材料的弯曲和压缩性能远优于不饱和树脂基复合材料,而拉伸性能则相差不大。

整体中空夹层复合材料低速冲击损伤及剩余强度实验研究

简要论述了整体中空夹层复合材料低速冲击及冲击后剩余强度的研究情况,选取了三种不同规格的试件进行了不同能量下的低速冲击试验和冲击后的拉伸,压缩强度试验,得到不同能量下材料的损伤情况和强度变化曲线。实验结果与国外相关文献进行了对比,与文献结果具有一致的变化规律,对整体中空夹层复合材料的运用及推广有一定得参考意义。

碳纤维复合材料在中空异型弹翼上的应用

对碳纤维复合材料弹翼的结构设计、制作工艺、性能检测等进行研究,采用夹芯组合模具制作中空异型复合材料弹翼样品。对样品进行测试和检测,各项性能指标均达到设计要求,与铝合金结构相比质量减少30.7%。