火灾全过程下双腹板顶底角钢节点破坏机理研究

火灾下钢结构梁柱节点破坏是导致结构连续性倒塌的主要原因之一,研究梁柱节点在高温下和高温后的破坏机理对评估钢结构抗火性能具有重要意义。为此,对双腹板顶底角钢节点在常温、升温、升温-降温、火灾后的力学性能进行缩尺模型试验研究,并建立缩尺和足尺节点有限元模型,研究温度场景、荷载、缩尺比例对节点抗火性能的影响。研究表明:火灾全过程下双腹板顶底角钢节点的破坏模式、临界温度、残余承载力与温度场景、持载、角钢与螺栓相对强度有关,升温阶段和火灾后缩尺节点的破坏模式分别为下角钢螺栓孔受拉破坏和下角钢螺栓剪切破坏,而足尺节点模型的破坏模式为下角钢螺栓受拉破坏,主要原因是温度场景和缩尺比例的耦合作用下,角钢与螺栓的相对强度发生变化,导致破坏模式的变化;火灾下持荷对火灾后节点残余承载力有较大影响(误差可达60%),不考虑荷载影响结果偏不安全。有必要在火灾后结构抗火性能评估中考虑持载的影响,不同比例结构模型的抗火性能对应关系还需要进一步研究。

飞机双角拉伸接头的刚度可靠性灵敏度分析

根据双角拉伸接头的结构特征,在ANSYS经典界面中采用自底向上法对双角接头进行建模,在施加水平拉力的作用下得出不同工况的随机参数对接头连接刚度的影响规律,找到对双角接头可靠性影响最大的关键参数为底板厚度。从可靠性的角度出发,根据双角拉伸接头的最大位移不能超过允许值的失效准则,定义双角拉伸接头的极限状态方程。结合灵敏度技术和有限元分析方法,采用拉丁超立方抽样法计算出6种工况下随机参数的可靠性灵敏度,确定随机参数的统计特性对双角拉伸接头可靠性的影响程度。在设计、制造、使用该连接结构时要优先考虑起到积极影响的随机参数并控制起到消极影响的参数。为飞机连接结构的故障预防、结构设计和优化设计提供一定的参考依据。

半分离式斜腹板双箱梁大跨单肋拱桥颤振临界风速分析

为研究低扭弯频率比大跨度桥梁的颤振性能,以某主跨180 m的半分离式斜腹板双箱梁大跨单肋拱桥为背景(主梁扭弯频率比接近1.0),进行颤振临界风速分析。采用有限元法分析该桥动力特性,计算桥梁颤振稳定性;对比《公路桥梁抗风设计规范》(JTG/T 3360-01—2018)推荐的3组理想平板颤振临界风速估算公式,基于Scanlan半逆解法的理想平板颤振临界风速,考虑主梁形状与攻角修正系数确定颤振临界风速范围;采用强迫振动数值模拟识别颤振导数,获得精确颤振临界风速,进一步计算半分离式斜腹板双箱梁的形状和攻角系数。结果表明:该桥主梁扭弯频率比较低,颤振稳定性低于500 m级大跨度双肋拱桥;规范推荐的理想平板颤振临界风速估算公式在小扭弯频率比时差异较大;半分离式斜腹板双箱梁形状修正系数小于分离式双箱梁而大于P-K梁、带斜腹板箱梁,攻角修正系数略大于这3种形式主梁。

燃气电厂主接线优化方案探讨

电气主接线是发电厂电气设计的首要部分,也是构成电力系统的重要环节。本文分析大中型火力发电厂不同的接线型式,通过断路器检修、单一回路故障以及一回路故障另一断路器拒动几种工况的分析,对比不同主接线型式的可靠性;通过分析主接线调度、检修及扩建时的差异,对比不同型式主接线的灵活性;通过设备选型及数量、占地面积情况,对比不同主接线型式的经济性。通过对主接线可靠性、灵活性和经济性的比选,为同类型发电厂主接线设计提供思路及参考。

不同跨度比下腹板双角钢连接抗倒塌性能研究

基于备用荷载路径法,以腹板双角钢连接的3个不同跨度比(1.0∶0.6、1.0∶1.0、1.0∶1.4)两跨三柱型钢框架梁柱子结构为研究对象,通过单调静力加载试验和数值分析探究了其在连续倒塌条件下的破坏模式、力学形态、抗力机制和节点失效机理。结果表明,试件破坏均为失效柱与梁相连的两侧角钢因受拉在螺栓孔处发生断裂,且梁轴力、梁端节点转角以及角钢尺寸等是影响角钢肢断裂破坏的主要因素。3个试件具有相似的变形形态和破坏模式,其最大荷载峰值接近,但最大荷载峰值对应的失效柱水平位移随跨度比的增大而依次减小。对不等跨试件,变形较大时梁柱子结构因短梁梁端转角远大于长梁,使得内力重分布时线刚度较大的短梁将承担较多的水平荷载而先发生破坏,且不等跨试件的梁端塑性转角大于等跨试件。3个试件的抗力机制发展过程均可划分为梁机制与悬链线机制的混合阶段、悬链线机制阶段,且悬链线机制的充分发挥需要梁柱间具有可靠的拉结力。通过数值分析,考虑梁柱子结构材料和几何非线性、接触非线性及钢材的断裂,其结果与试验吻合较好;在此基础上,深入分析了周边构件对该连接梁柱子结构的边界约束作用,当边柱刚度足够时,周边构件的轴向约束对梁柱子结构抗倒塌承载力的影响不大。

钢框架顶底角钢带腹板双角钢连接的试验研究

通过钢框架顶底角钢带双腹板顶底角钢半刚性连接类型共五个原型试件在循环荷载作用下的拟静力试验 ,得到了各个试件M -θr 滞回曲线及骨架曲线 ,从而间接得到了各类连接的抗震性能 ,分析了各类连接的能量耗散机制 .在试验中 ,还记录了梁柱连接中重点部位的应变情况、节点域的变形情况以及柱节点域加劲板的变形情况 .分析了每种类型的破坏机制及破坏原因 .

腹板双角钢梁柱连接的滞回性能

为了研究腹板双角钢梁柱连接的滞回性能,在考虑材料、几何和接触状态非线性基础上,采用三维实体单元对腹板双角钢梁柱连接进行了循环加载有限元模拟.系统研究了角钢厚度、角钢长度、与柱连接角钢肢螺栓中心线到与梁连接角钢肢背距离以及高强螺栓直径和级别等参数对连接承载能力和滞回性能的影响.有限元分析结果表明:大部分连接在循环荷载作用下表现出良好的延性,转角超过0.04 rad,抗弯强度不大,可作为铰接节点;少部分连接具有相当的抗弯能力,在结构分析中,须考虑节点抗弯强度对框架性能的影响,不能简单作为铰接处理.建议在设计时,螺栓的线距在满足构造要求同时,取最大线距值;连接在满足抗剪要求的前提下,螺栓中距和端距应取最小构造间距,以保证角钢长度取值较小.

角钢连接半刚性节点的非线性有限元分析

对采用带双腹板角钢、顶底角钢连接的半刚性钢梁柱连接节点进行了三维非线性有限元分析。在与试验数据对比的基础上,对影响该连接性能的主要参数如螺栓直径、螺栓预拉力、摩擦系数、角钢厚度等因素进行了分析,得到了其弯矩转角曲线。

钢框架腹板双角钢连接梁柱子结构抗倒塌性能分析

腹板双角钢连接作为梁柱节点的一种常用连接方式大量使用于钢结构工程中,其节点的受力性能和破坏方式与钢框架的抗倒塌性能密切相关.采用显式动力准静态法分析了腹板双角钢连接梁柱子结构在大变形下的抗力机制转换及破坏模式,并通过试验结果进行了分析验证.通过对影响钢框架梁柱子结构抗倒塌性能的主要因素(梁跨高比、连接角钢厚度及节点螺栓布置)进行参数分析,获得了一些有价值的结论,为同类连接形式的钢框架结构抗倒塌分析和设计提供参考.

双定子液压马达差动连接转矩脉动分析

随着液压技术的不断发展,液压传动在各行业得到了广泛应用,同时也对液压马达输出转矩脉动特性提出了更高的要求。目前广泛使用的液压马达均是一个转子对应一个定子,无法实现液压马达的差动连接来满足复杂工况的需求。双定子液压马达因其特殊的结构形式,可在一个壳体内形成内外两组液压马达,可实现液压马达的差动连接。作者基于双定子液压马达结构形式及其差动连接原理,分析得到双定子液压马达差动连接时内、外马达之间的具体关系,即双定子液压马达差动连接时内马达由外马达驱动旋转,实现了泵的工作原理,并将其排出的油液输入到外马达中。在此基础上,深入分析了内、外马达的理论流量和理论转矩,并通过分析内、外马达的瞬时流量,得出马达瞬时转矩的变化情况,进而利用波动系数分析出在内马达输出脉动油液影响的前提下,双定子液压马达输出转矩波动性的一般规律,利用Matlab软件仿真得出不同滞后角0所对应的双定子液压马达差动连接时输出转矩曲线。并搭建了双定子液压马达差动连接试验平台进行试验。结果表明:滞后角对双定子液压马达差动连接时输出的转矩脉动具有很大影响,可以通过合理调整滞后角使双定子液压马达差动连接时输出的转矩更平稳。研究结果可为双定子液压马达差动连接的设计与应用提供参考。

双腹板顶底角钢梁柱连接节点滞回性能

通过对双腹板顶底角钢梁柱连接原型模型进行循环荷载的试验研究,并对试验模型进行非线性有限元分析计算,全面分析了双腹板顶底角钢梁柱连接节点在循环荷载作用下的破坏机理和极限变形状态。研究了高强螺栓预紧力,角钢与梁、柱之间的接触压力等节点组件之间的力学特征,预紧力的变化对节点组件工作影响最大,对工程设计有重要的参考价值。

考虑流固耦合的双弯头压裂管汇的振动特性

高压压裂过程中,压裂车与交流管汇相连接的弯头极易因管汇的剧烈振动发生疲劳损坏,降低了弯头的使用寿命。为此,基于流固耦合理论,推导了高压弯管的运动方程,对弯头在波动流作用下的流体力学模型和固体运动模型引入摩擦耦合因素,并运用ANSYS Workbench软件进行仿真计算,分析了双弯头的连接角度、弯管的壁厚、曲率半径等参数对弯管固有频率的影响,通过现场实测数据对仿真计算结果进行了验证。结果表明:(1)双弯头连接角度对固有频率影响较大;(2)双弯头固有频率随着弯头内径的增大近似线性增大,随着弯头曲率半径的增大而减小。结论认为,(1)双弯管连接角度介于75°~105°更有利于减小管汇的振动强度,弯管的振动强度最大可减小约30%;(2)在流固耦合的作用下,双弯头弯管的固有频率随弯管内径的增长呈近似线性增长的关系,压裂现场压力为60 MPa左右时应选取内径为?101.4 mm(4 in)的压裂管线;(3)在压裂现场激振频率不高的情况下,弯管内径为70 mm时,弯管的曲率半径应该尽量控制在160 mm左右。

双腹板顶底角钢连接钢框架数值分析及试验

文章对双腹板顶底角钢连接钢框架进行非线性有限元分析,研究了该种框架的受力及变形特点、结构的延性、刚度等性能,分析了框架节点的受力特点及各部件的应力、应变变化情况,为该种连接钢框架的周期往复荷载试验的进行提供依据;同时对双腹板顶底角钢连接钢框架进行弹性阶段周期往复试验,获得其初始刚度,为后续拟动力试验提供依据。

波纹腹板H型钢梁顶底角钢半刚性节点研究

运用有限元软件ANSYS对波纹腹板H型钢梁顶底角钢半刚性节点进行静力荷载下的数值模拟,分析不同角钢厚度和梁高对半刚性节点受力性能的影响。结果表明:增加角钢的厚度,节点的初始转动刚度和抗弯承载力呈增长的趋势,但随着进入塑性变形阶段其增幅逐渐减小,当角钢的厚度增加到一定的程度时,对节点的初始转动刚度和抗弯承载力影响不大;增加角钢的厚度,节点的延性会降低;增加梁截面高度可以有效的提高节点的初始转动刚度及抗弯承载能力。

±800kV同塔双回输电线路十字组合角钢塔承载力真型试验

SJ30102十字组合角钢塔是我国第1基±800kV直流特高压双回路真型试验塔,塔总高75.5 m,塔重176.8 t。SJ30102试验塔顺利通过了大风、安装、覆冰、断线等7个工况的荷载试验,45°大风超载工况下,加载至设计荷载的134%时,十字组合角钢受压失稳破坏。试验结果表明:主材轴力计算值与试验结果相吻合,计算模型合理;考虑填板布置形式的十字组合角钢稳定承载力计算值与稳定应力实测值吻合较好,计算方法合理准确,DL/T 5154—2012关于十字组合角钢稳定计算方法过于保守;一字型填板布置形式,能够减轻塔重约3%,填板及螺栓计算方法安全可靠;十字组合角钢主材与斜材的新型连接形式,能够提高2个分肢角钢的协同工作性能,受力均匀性较好。

腹板角钢连接节点新的设计模型

腹板角钢连接是一种在工程中被认为是完全铰接的连接形式,但随着研究的深入,有大量的成果表明其具有明显的半刚性特性,同时对于这种M-θ关系曲线在尾部有一定上翘的刚度较弱的连接,采用已有的M-θ曲线方程不能很好描述其曲线特性。在已有的试验数据基础上,提出一种能更好描述此种节点特性的新的设计模型,并对模型中的控制参数的计算提出了分析方法。

带双腹板顶底角钢连接初始刚度研究

初始连接刚度在节点刚度分类和钢结构地震分析中占有很重要的地位,因此研究连接的初始刚度很有现实意义。主要研究带双腹板顶底角钢连接初始刚度的确定方法以及影响其性能的主要因素。

腹板双角钢抗剪连接受力性能有限元分析

对9个腹板双角钢抗剪连接节点进行了单调和循环荷载下的有限元分析,探讨了有钢尺寸、螺栓直径和螺栓的排列布置对节点的初始转动刚度、强度和延性的影响,总结了这种抗剪连接节点的受力行为.

角钢厚度对半刚性梁柱连接性能影响研究

运用有限元ANSYS软件和欧洲规范EUROCODE3给出的钢材在高温环境下的热物理及力学特性参数,建立了3个不同顶底角钢厚度的带双腹板顶底角钢梁柱连接的有限元分析模型。运用热-力耦合分析方法,对双腹板顶底角钢梁柱连接在高温下的抗火性能进行了深入研究,探讨了顶底角钢厚度变化对连接在高温环境下受力机理以及螺栓预紧力受温度影响的规律,所得结果对该类节点的抗火设计具有一定的参考价值。

带双腹板顶底角钢连接节点的抗火性能

建立了带双腹板顶底角钢梁柱连接节点有限元分析模型,对模型进行了热-力耦合数值计算,分析了在温度和力荷载工作作用下带双腹板顶底角钢梁柱连接的承载力、温度传导和变形状态。探讨了带双腹板顶底角钢梁柱连接节点中顶底角钢、腹板、螺栓在高温环境下受力机理以及螺栓受温度影响预拉力损失规律,获得了试验难于测得的力学特性,为带双腹板顶底角钢梁柱连接在抗火性能方面的应用提供理论依据。