基于压电陶瓷的圆钢管混凝土短柱冲击应力监测模拟研究

为研究压电陶传感器在实时监测结构冲击应力方面的可行性,将压电陶瓷片置于圆钢管混凝土短柱中部截面处,利用有限元软件ABAQUS在冲击荷载作用下对圆钢管混凝土短柱进行仿真数值模拟,并将试验结果与仿真模拟结果进行对比,验证了模拟过程中建模及参数选取的正确性。同时通过命令流获取的压电陶瓷片电压值及其理论灵敏度值反推出核心混凝土内部的应力,将此结果与对应点模拟得到的应力值进行分析,最终两者呈线性分布;同时将此应力值与放置混凝土块模拟出的应力值对比分析,得到增幅大体一致的应力时程曲线。研究结果表明,利用压电陶瓷片可以较好地监测冲击作用下核心混凝土内部时变应力。

压电智能骨料的灵敏度标定试验

为研究压电智能骨料监测结构内部应力的可行性,通过力锤直接敲击智能骨料和电液伺服试验机加载嵌入智能骨料的钢管石英砂柱两种模式进行,分析压电智能骨料的输出电压值与作用在其上的应力值,标定压电智能骨料的灵敏度。试验结果表明:在两种加载模式下压电智能骨料输出电压值与外力值具有较好的线性关系,且其标定值都与理论值吻合较好。在往复荷载加载模式下埋置在钢管石英砂柱中的智能骨料所受围压作用对其灵敏度影响较小,智能骨料灵敏度不会随钢管长细比及加载力改变而改变。验证了压电智能骨料对结果应力监测的可行性。

高强冷弯矩形钢管混凝土柱抗震性能非线性有限元分析

基于试验结果,采用OpenSEES有限元软件模拟高强冷弯矩形钢管混凝土柱在低周往复荷载作用下抗震的受力全过程。分析试验构件的滞回性能,并基于纤维模型理论数值计算方法对高强矩形冷弯钢管混凝土的骨架曲线进行理论计算。探讨了截面长宽比、钢管的宽厚比、轴压比对高强冷弯矩形钢管混凝土柱的力学性能的影响。结果表明:采用OpenSEES计算得到的滞回曲线、骨架曲线与试验实际滞回曲线、骨架曲线吻合较好;在一定范围内,高强冷弯矩形钢管混凝土柱的截面长宽比越小,其水平承载力和刚度越大;钢管宽厚比减小可有效提高高强冷弯矩形钢管混凝土柱的水平承载力和刚度;轴压比越小,高强冷弯矩形钢管混凝土柱水平承载力越高且延性越好。

高强冷弯矩形钢管混凝土短柱轴压承载力试验

为研究高强冷弯矩形钢管混凝土(CFHCST)短柱在轴向荷载作用下的承载力,以钢管壁厚、钢材强度和截面尺寸3个不同参数进行实验.实验记录相关破坏现象,并分析试件荷载-位移和荷载-应变曲线在不同参数下的变化.结果表明:CFHCST短柱在承受轴向荷载时,实验过程主要描述弹性、弹塑性和破坏3个阶段,其与普通钢管混凝土短柱的工作机理大致相同;宽厚比的取值越小,构件的延性越低,但核心混凝土受到外部钢管的约束作用增大,且构件的极限承载能力也得到提高;长宽比越小,构件延性越低,但构件承载力增强;随着钢材强度的提高,构件极限承载力提升较为明显,但构件延性却降低.

高强冷弯钢管混凝土轴压短柱力学性能非线性有限元分析

采用ABAQUS有限元软件对高强冷弯钢管混凝土轴压短柱的荷载变形曲线进行有限元分析,探讨钢材强度、宽厚比、长宽比参数对高强冷弯钢管混凝土轴压短柱承载力的影响.基于实验分析过程,对27根试件有限元模拟的结果采用非线性回归的方法,得出了随着宽厚比和长宽比的提高,钢管混凝土短柱的承载能力相应提高,随着钢管混凝土强度的提高而导致其对核心混凝土的约束能力增高,从而使整体承载能力提高.同时推导出高强冷弯钢管混凝土轴压短柱承载力的实用计算公式,以供实际工程参考.