爆后钢筋骨架零长度塑性铰失稳判别模型与试验验证

为了进一步研究骨架的残余承载能力对建(构)筑物失稳倒塌的影响,基于爆破后立柱钢筋骨架形态及其受力情况,建立了零长度塑性铰计算模型,并开展了不同爆破破坏程度下残余钢筋骨架的承载能力测试试验。结果表明:高度和弯曲程度对承重立柱爆后钢筋骨架承载能力有显著影响,当初始挠度接近时,试件峰值承载力随骨架高度增加呈线性降低关系;当骨架高度相同时,试件峰值承载力随弯曲程度增加呈非线性降低关系;与传统欧拉等直压杆模型和初弯曲压杆模型相比,零长度塑性铰失稳判别模型的计算结果更接近模型试验值。论文研究成果对高大建(构)筑物拆除爆破设计和抗连续倒塌分析具有一定参考意义。

汽化溶剂在MOF材料扩散系数测定的装置设计与实现

测定汽化溶剂在固相吸附剂晶内扩散系数是重要的吸附参数,传统实验教学滞后于“解决复杂问题能力”的培养要求。该文以“气相扩散系数测定实验”为对象,将其拓展为“汽化溶剂在MOF(HKUST-1型)多孔材料晶内扩散系数测定实验装置设计与实现”,它结合气相色谱仪FID检测器原理和零长柱法测定晶内扩散系数的原理,提出实验设计方案、实验测量法和数据拟合法,并对零长柱法(ZLC)做了MATLAB软件模拟计算,拟合实验数据与文献报道值接近。该实验在学生操作过程中,实验系统由学生根据实验原理自助搭建,将实验原理、吸附材料装填、数据采集和测量、数据分析和报告撰写融为一体,践行新工科人才培养理念,提高人才培养目标的达成度。

双柱式自复位桥梁结构横桥向抗震性能研究

本文采用OpenSees有限元分析软件对双柱式自复位桥墩结构进行非线性分析。在桥墩底部接缝处采用基于零长度单元模拟方法模拟接缝张开闭合情况,并对双柱式自复位桥墩进行PushOver分析及拟静力滞回反应分析。结果表明,通过改变桥墩初始预应力和高宽比对双柱式自复位桥梁的抗震性能影响显著,重力轴压比和桥墩间距对其影响较小。

C_7碳氢化合物在纳米级介孔ZSM-5沸石中的扩散性能

实验选取了碳原子数相同、结构和分子动力学直径不同的正庚烷和甲苯作为探针分子,通过零长柱法(zero-length column,ZLC)考察了纳米级介孔ZSM-5沸石的孔结构对探针分子扩散性能的影响。采用Crank扩散模型计算了有效扩散时间常数,并估算了扩散活化能。实验结果表明,由于甲苯比庚烷分子结构复杂、分子动力学直径大,因此甲苯在ZSM-5样品中的扩散活化能约为庚烷的1.5倍,有效扩散时间常数远小于庚烷。庚烷和甲苯在纳米级介孔ZSM-5沸石中的扩散速率取决于粒径的大小,两者在纳米级介孔ZSM-5中的有效扩散时间常数是微米级纯微孔ZSM-5的两倍,然而两者在微米级纯微孔ZSM-5中的活化能为纳米级介孔ZSM-5中的两倍,说明对于纳米级介孔ZSM-5,微粒粒径减小、扩散路径缩短,对扩散起到了极大的促进作用。

施工缝模型及在钢筋混凝土柱非线性分析中的应用

提出用零长度截面单元模拟施工缝,并基于纤维模型推导了单元刚度矩阵,给出完整的单元描述。在此基础上,进一步提出用以模拟带缝柱的纤维杆元模型,即由一个非线性梁柱子单元端部附加零长截面子单元组成。通过OPENSEES非线性分析软件平台,建模分析了钢筋混凝土带缝柱在拟静力试验下的非线性反应行为,计算结果与试验结果吻合较好,验证了该模型的有效性,为以后在混凝土结构或构件的非线性分析中考虑施工缝的影响提供依据。

严寒地区冻融混凝土内钢筋应力滑移模型及OpenSEES有限元模拟

在严寒地区冻融混凝土与钢筋局部粘结滑移模型的基础上,基于冻融混凝土内钢筋沿锚固长度的受力机理分析及迭代过程分析,建立了冻融混凝土内钢筋应力滑移计算方法,提出了冻融混凝土内钢筋的应力滑移关系骨架曲线。基于有限元计算软件OpenSEES,将推导的冻融混凝土内钢筋应力滑移关系曲线嵌套于零长度截面单元,并将该单元应用于梁柱纤维模型,对3根既有的冻融钢筋混凝土框架柱进行模拟,与试验结果进行对比分析。结果表明,冻融钢筋混凝土柱有限元模型的模拟结果与试验结果的符合程度良好,从构件层次验证了推导的冻融混凝土内钢筋应力滑移关系曲线具有较好的精度和可靠性。研究成果可为严寒地区冻融混凝土内钢筋应力滑移推导及有限元模拟提供理论参考。

零长柱技术用于分子筛晶内扩散的研究进展

分子筛晶内扩散系数对吸附分离和择形催化具有重要的指导作用。概述了重量法、核磁共振法和分子模拟等分子筛晶内扩散研究方法,并对零长柱技术用于分子筛晶内扩散的原理和应用等方面研究进行了详细阐述,包括两种进样方式(气相进样和液相进样)的单组分气相扩散、二元体系气相扩散和互扩散、液相扩散以及吸附扩散数学模型修正和拓展,还探讨了当前存在的一些问题,最后对零长柱法用于烃类分子在多孔材料中的扩散研究进行了展望。

考虑粘结滑移的冻融损伤纤维梁柱模型研究

伸入梁柱节点以及柱与基础交界处纵向受力钢筋的粘结滑移效应会显著影响构件的侧向变形。为准确评估冻融损伤后钢筋混凝土(Reinforced Concrete,RC)柱的抗震性能,在考虑冻融损伤不均匀分布的纤维模型基础上,以锚固区的粘结滑移效应为研究对象,首先基于拉拔试验建立可考虑冻融损伤分布的粘结强度退化规律,进而根据简化粘结应力分布假设,通过建立控制方程进行理论推导得到冻融损伤粘结滑移计算方法,并与冻融钢筋混凝土拉拔试验数据进行了对比验证。进而基于有限元分析软件OpenSEES,将该文模型嵌套于零长度截面单元中,提出可综合考虑冻融不均匀损伤与粘结滑移效应的纤维梁柱模型,根据6榀冻融RC柱拟静力加载试验数据进行了验证,并与仅考虑冻融损伤的纤维模型进行了对比。结果表明:与纤维模型计算结果相比,采用该文模型计算所得滞回曲线与试验结果吻合更好,在承载力、极限位移和累积耗能等方面的计算误差较小,表明所建模型可更为准确地反映冻融损伤后RC柱的地震响应。

零长柱法测定分子筛吸附平衡等温线的理论及仿真

介绍了零长柱(zero length column,简称ZLC)法测定分子筛材料平衡等温线的基本原理,建立了ZLC系统的数学模型,并对ZLC系统进行了仿真,通过对比仿真和实验结果,验证了仿真模型的正确性.由于ZLC法测定平衡等温线,需同时知道吸附柱出口气体浓度和流量,而据以前的研究,两者相互耦合.因此,对两种利用实验测得的出口气体浓度进行流量计算的方法进行了分析,并根据仿真模型通过编程计算对两种不同的ZLC出口气体流量修正方法进行了对比,探讨了影响ZLC方法正确性的因素,并对ZLC方法的适用范围及两种修正方法的精确性进行了比较和分析,为ZLC方法的应用提供了依据.

钢结构框架柱长度系数算法研究

在钢结构设计中,框架柱计算长度系数的求解十分重要。《钢结构设计规范》(GB 50017—2003)附录D中给出了框架柱计算长度系数求解公式和表格,然而其公式无法得到解析解,且难以直接使用牛顿迭代法;查表法适合手算,但对于结构设计软件来说,步骤繁琐且在特殊情况下不是十分精确。本文提出基于零值定理的钢框架柱计算长度系数求解方法,简单方便,易于实现,十分适合结构设计软件使用。数值试验表明,该方法适应性强、精度较高、步骤简单。为了进一步证明该方法的可靠性,已将其集成到北京市建筑设计研究院自主研发的结构设计软件Paco中,并分别采用PKPM和Paco对一个工程实例进行框架柱计算长度系数的求解,结果表明,两个软件求解结果十分接近,证明了本文提出的方法对于实际工程的适用性。

基于OpenSees的轻度锈蚀混凝土框架结构建模理论

受试验条件及试验周期的影响,基于有限元软件OpenSees平台对相关学科问题运用数值方法进行研究不失为一种可行的研究手段。在权衡计算成本和计算精度后,重点探讨混凝土构件力学性能在纤维层面上的描述方法,选用基于有限元柔度法理论(力或位移插值型函数)和纤维模型法建立起来的非线性梁-柱单元作为有限元分析的基本单元,通过引入零长度单元实现对内嵌纵筋与混凝土间黏结滑移的数值体现,并利用OpenSees面向对象编程和源码开放的特点,植入自定义材料以考虑在役混凝土结构诸类材料的时变特性,建立基于OpenSees的轻度锈蚀混凝土框架结构数值建模理论,并取得了理想的可靠性验证结果。

考虑施工缝影响的钢筋混凝土柱滞回特性

以两组(Z4组、Z3组)尺寸、材料、配筋形式、荷载完全相同的整浇柱与带缝柱的试验数据为基础,采用基于材料本构关系的纤维模型对整浇柱及带缝柱的滞回特性进行数值模拟。在纤维模型中,采用非线性零长截面单元来模拟施工缝,同时考虑缝面处钢筋的滑移以及剪切恢复力模型来模拟带缝柱的静力非线性行为。通过模拟结果与试验数据进行对比,验证模型的可行性,提出一种施工缝模型化的方法。