U形钢筋预制拼装水池壁板湿接缝抗震性能研究

预制拼装水池可以减少大量现场湿作业,有提高施工效率、减少环境污染的优势。预制拼装水池节点采用湿式连接,可以提高水池结构的整体性。本文通过非线性有限元软件ABAQUS,对8种U形钢筋搭接水池壁板节点和1种整体现浇节点建模并进行拟静力抗震数值模拟,对比了不同参数的U形钢筋搭接的湿接缝性能并研究了U形钢筋搭接长度和湿接缝的混凝土强度等级对接缝处连接可靠性的影响。研究结果表明:U形钢筋搭接的湿接缝抗震性能较好,增加U形钢筋搭接长度可以提高湿接缝的抗震性能,当搭接长度大于等于18倍U形钢筋直径时,U形钢筋湿接缝抗震性能近似等同于整体现浇,而提高湿接缝混凝土强度等级不能有效改善模型的抗震性能。

结合面底部带门式钢筋的铰接空心板桥受力性能参数分析

为研究结合面底部带门式钢筋的铰接空心板桥铰缝受力性能,以带深铰缝构造的铰接空心板桥为研究对象,总结了我国铰接空心板桥铰缝构造的演变过程,进行了一跨8 m跨径的空心板桥非线性有限元参数分析,分析了不同铰缝构造参数下空心板桥铰缝构造的开裂荷载、裂缝分布等破坏模式,讨论了现有铰缝构造的改进措施。结果表明:在结合面底部增设门式钢筋,不能明显地提高铰缝构造的开裂荷载,但可以提高铰缝构造的通缝荷载,延缓空心板与铰缝结合面竖向通缝和纵桥向通缝的形成;增大门式构造钢筋直径对结合面开裂荷载、通缝荷载和最终的裂缝分布没有明显改善;增大混凝土强度对空心板与铰缝结合面的改善作用有限;提高空心板与铰缝结合面黏结力可以提高结合面通缝荷载,并能减小裂缝分布范围;现有文献提及的3种铰缝钢筋布置形式和增大钢筋直径的方法较难从根本上改善结合面受力性能。

特高压间隔棒线夹的预夹紧非线性仿真及试验分析

线夹松动或脱落是间隔棒失效的重要因素之一,因此对线夹强度的研究至关重要。基于Ansys有限元分析软件,以某加强型间隔棒线夹为对象,采用Mooney-Rivlin橡胶本构模型,以预刚体位移模拟线夹对导线的预夹紧,施加顺线握力和扭握力矩载荷,模拟导线覆冰及风舞等不均匀载荷作用工况,进行非线性有限元仿真分析,并与试验结果对比。结果表明新型线夹强度及夹紧性能符合DL/T1098-2009判定要求,夹头橡胶垫对导线起到了减小磨损和保护作用,同时验证了间隔棒线夹有限元模型的正确性。为线夹结构改进提供了有益的参考,为进一步高压输电线路系统防风舞动仿真研究奠定了基础。

框架非线性分析的新梁柱单元

目前尚缺乏能在高轴力作用下简便地用于有限元分析的梁柱单元。本文所提出的单元运算简便,能以统一形式同时用于轴力P为拉(正)及压(负)的情况并在-3.8P/P_e<∞(P_e为杆的欧拉临界力)的范围内有极高的精度,实际上和作为精确解的稳定函数的精度相同,但能免除稳定函数需对轴力为拉、压及为零时采用三套不同公式的缺点。因此,该单元可用于所有实际框架结构的非线性分析,只需取一根杆件为一个单元,并且可简便地植入现有框架非线性分析程序中。文中还通过一些典型算例的分析结果,论证了该单元的正确、高效和广泛适用性。

解放大桥钢管混凝土系杆拱桥的非线性稳定

考虑拱肋初始挠度等缺陷的影响，采用杆系结构大位移分析的有限元方法，建立了拱桥非线性稳定的计算方法，并编制了相应的计算程序．文中计算了解放大桥钢管混凝土拱桥在施工阶段及成桥后运营期间的弹性侧倾稳定．结果表明：考虑拱肋初始挠度和结构大位移影响后，拱桥的非线性侧倾稳定安全系数比按线性稳定计算值低．

分散式钢棒混凝土柱非线性数值模拟研究

针对实腹式型钢混凝土柱施工难度大、造价高的特点,文中基于核心区钢骨含钢量相同的原则给出了一种低工程造价、低施工难度的分散式钢棒核心钢骨混凝土柱,初步试验已验证两种柱的力学性能相近,该论文则是更深入地研究这种新型截面柱的抗震性能。通过考虑材料本构关系的非线性以及P-Δ效应,应用有限元软件(ABAQUS)建立分散式钢棒核心钢骨混凝土柱的非线性有限元模型,开展轴压比、含钢率、混凝土强度以及核心钢棒屈服强度等对分散式钢棒核心钢骨混凝土柱荷载位移曲线、水平极限承载力及延性系数影响的研究,结果表明:分散式钢棒核心钢骨混凝土柱水平极限承载力受轴压比和混凝土强度的影响明显,而含钢率和核心钢棒屈服强度对水平极限承载力影响很小;延性系数是一个比较敏感的指标,受各种因素的影响均较明显。

太阳帆航天器姿态控制滚转轴稳定机设计

针对一种具体的由支撑臂支撑、方形帆面形式的太阳帆航天器,介绍了质心偏移类、帆面转动类两大类姿态控制机构,并分析了其优缺点,对其适用的姿态控制滚转轴稳定机进行了设计。在构型设计、材料强度、结构强度、质量优化、控制精度等设计约束条件下,围绕滚转轴稳定机转杆长度关键设计参数,通过分析长度角度制约关系、几何计算、帆面有限元非线性静态建模仿真验证、伸展臂弯曲受力有限元建模仿真验证给出了转杆长度值的优化设计结果为1.2 m,并以此为依据结合功率、转速公式计算选取了合理的极限转速取值为20.83(°)/s。给出了一种滚转轴稳定机转杆长度优化设计思路,为太阳帆航天器姿态控制方案设计提供了关键设计参数与设计约束条件,优化设计结果对实际工程应用具有一定参考价值。

加筋土挡墙筋带拉力计算研究

根据加筋土挡墙土压力现场试验结果和非线性有限元分析计算,提出了加筋土挡墙内部稳定性计算中筋带拉力计算的修正公式。分析计算表明,用本文提出的修正公式的计算结果比用目前规范推荐方法的计算结果更接近于现场试验实测值。

基于ANSYS的碳纤维筋混凝土梁有限元分析

碳纤维筋在混凝土结构中的研究及应用是目前土木工程领域研究的热点.应用ANSYS软件对碳纤维筋(CFRP)混凝土梁受弯性能的非线性有限元分析进行研究,给出有关设计及应用的建议。

预应力混凝土曲线桥极限承载能力分析

针对梁段法难以客观分析预应力混凝土(P.C.)曲线桥梁极限承载能力的问题,提出采用实体退化单元的三维分析方法。基于经典的三维实体等参元和梁、板壳等理论,提出了新型实体退化单元,建立了用于钢筋模拟的三维弥散模型,从几何非线性、材料非线性及求解方法等三个方面对极限承载能力分析的具体实现方式进行了讨论。用一试验结果对该方法进行了验证,并将其用于四跨P.C.曲线梁桥,从破坏型式、应力变化及变形发展等方面对结构极限状态进行了分析。结果表明:该方法通用、可靠,应用于实桥是可行的,为更深入了解P.C.曲线梁桥极限状态性能提供了新的方法。

FRP加筋混凝土梁受弯性能有限元分析

建立了FRP加筋混凝土梁的有限元模型,对GFRP和CFRP加筋混凝土梁受弯性能进行非线性有限元分析,GFRP和CFRP加筋混凝土梁的开裂荷载计算值比试验值分别低15.4%和4.2%;极限荷载计算值比试验值分别高12.7%和4.0%;最大变形计算值比试验值分别高4.0%和低19.2%。荷载-变形计算曲线和试验曲线吻合较好,并能模拟混凝土受压裂缝出现后的延性性能。

弹塑性静力非线性分析程序EPSNAP介绍

结构非线性分析程序 EPSNAP(Elasto- plastic Static Nonlinear Analysis Program)可用于分析梁、杆、索组成的结构 ,并可对失稳具有分枝路径的结构进行全过程跟踪分析。本文简要介绍该程序的分析理论及基本功能 ,并采用典型算例进行分析验证。结果表明 。

配有钢筋和FRP筋梁的非线性有限元分析

介绍了配有纤维增强复合材料(FRP)筋和普通钢筋梁的非线性有限元分析,结果表明:配有FRP筋梁的强度较仅配钢筋的梁的强度高,2种筋的复合使用可提高梁的延性.

预应力混凝土梁非线性分析单元模型

为了能够准确有效地分析混凝土梁中预应力钢筋的力学性能,模拟结构中存在的普通钢筋、预应力直线钢筋和预应力曲线钢筋,提出了一种预应力混凝土梁非线性分析的单元模型。应用有限元理论,采用全拉格朗日列式的三维杆单元模拟预应力钢筋;采用实体退化组合壳单元模拟结构;应用钢筋单元和混凝土单元之间的位移场关系形成钢筋对混凝土单元的贡献,将预应力钢筋对结构的作用直接反映在单元模型内部。预应力混凝土T梁的破坏过程模拟结果表明梁的跨中挠度计算结果和试验实测数据吻合,单元模型有效地反映了预应力束的力学性能。

含多个分层复合材料层合板后屈曲性态研究

基于Mindlin假定下的大变形板/壳理论,采用参考面单元和虚拟杆单元相结合的非线性有限元方法,建立了分析含多个穿透分层损伤层合板后屈曲行为的有限元计算模型,并给出了考虑接触后非线性屈曲方程的迭代算法,从而研究考虑层间接触效应的多分层层合板的后屈曲性态。文中着重讨论了分层的深度、数目和尺寸对含多分层合板后屈曲性态的影响。大量数值分析结果证明了该模型的有效性,并且得到了一些对层合板结构设计和对含分层损伤层合板评估有益的结论。

压杆稳定的特征值法与非线性法的适用性评价

为了评价特征值屈曲分析和非线性屈曲分析求解压杆屈曲荷载的适用性。以不同柔度的实心受压圆杆为例,分别采用ANSYS中的特征值屈曲分析和非线性屈曲分析求解压杆的屈曲荷载,并与现行GB 50017—2013《钢结构设计规范》计算结果进行对比。结果表明:对大柔度压杆,特征值分析法与规范计算结果相一致;对中小柔度压杆,特征值屈曲分析法与规范计算结果相差较大;对各种柔度的压杆,规范计算结果和非线性有限元分析结果相一致。基于有限元法的特征值屈曲分析只能用于求解大柔度压杆的屈曲问题,非线性有限元法可用于求解各种柔度压杆的屈曲问题,与规范方法相比有限元法能解决两端复杂约束杆件、变截面压杆和由单杆组成复杂结构的屈曲分析问题。

纵向非均匀锈蚀梁的非线性有限元分析方法

针对实际工程中存在的受拉钢筋纵向非均匀锈蚀梁,从锈蚀钢筋混凝土本构关系入手,对锈蚀梁结构性能退化和破坏特征进行分析.建立锈蚀梁有限元模型,钢筋单元采用三维杆单元,混凝土单元采用8节点实体单元,钢筋与混凝土之间的粘结单元采用非线性弹簧单元.利用大型有限元ANSYS分析软件,对纵向非均匀锈蚀梁的受力性能进行模拟,模拟结果与其他非线性分析方法结果类似,说明采用非线性有限元方法分析纵向非均匀锈蚀梁受力性能正确有效.

潜堤上波流传播的完全非线性数值模拟

利用时域高阶边界元方法建立模拟波流混合作用的完全非线性数值水槽模型,其中自由水面满足完全非线性自由水面条件.采用混合欧拉-拉格朗日方法追踪流体瞬时水面,运用4阶Runge-Kutta方法更新下一时间步的波面和速度势.为了减少计算域,提高计算速度,采用同时消除底面和侧面的镜像格林函数;在每一时间步内,对网格进行重新划分以避免由于网格运动变形而引起的数值不稳定问题.对水流中淹没潜堤上的波浪变形在水槽中开展了物理模型试验,并把试验结果和数值结果进行了对比,吻合得很好.进一步研究了水流及潜堤的存在对高阶谐波产生的影响.

CFRP筋混凝土梁受弯承载能力有限元分析

碳纤维筋在混凝土结构中的研究及应用是目前土木工程领域研究的热点。根据FRP筋的力学特性,结合钢筋混凝土受弯构件的基本理论,应用ADINA软件对碳纤维筋(CFRP)混凝土梁简支弯曲试验进行非线性有限元分析,给出有关设计及应用的建议。

开裂后预应力混凝土连续箱梁计算模型

为了能够准确有效地模拟开裂后预应力钢筋箱梁的力学性能,提出了一种开裂后预应力钢筋和混凝土单元组合模型,箱梁梁体采用实体退化分层壳单元进行模拟。应用钢筋单元和混凝土单元之间的位移场关系,形成钢筋对混凝土单元的贡献,将预应力钢筋对结构的作用直接反映在单元模型内部,编制了配筋混凝土三维非线性有限元程序,并结合实桥破坏性试验数据进行了对比。结果表明:箱梁的实测变形及应变和理论数据吻合;中跨均布竖向荷载时箱梁开裂初期开裂区域的刚度折减约10%。