钢框架梁柱弱轴连接翼缘削弱型节点循环荷载作用下的有限元分析

为研究梁柱弱轴连接翼缘削弱型节点的抗震性能,设计了4个翼缘削弱型节点试件和一个普通节点试件,利用有限元软件ABAQUS进行了低周反复荷载作用下的有限元分析,研究了不同削弱深度对翼缘削弱型节点破坏形态、滞回性能、延性性能、承载力的影响。结果表明:翼缘削弱型节点是一种较为理想的延性节点;削弱参数设置合理的翼缘削弱型节点具有较强的延性性能;梁翼缘削弱对试件承载力的影响不能完全忽略。     

T形钢板仓组合剪力墙的抗震性能有限元分析

钢板仓组合剪力墙是一种新型抗侧力构件,是以两块钢板和圆管支撑组成基本单元,空腔内填充混凝土的组合剪力墙。为了研究T形钢板仓组合剪力墙在不同参数影响下的承载力、变形能力及耗能能力,应用Abaqus软件,建立T形钢板仓组合剪力墙的有限元分析模型,分析T形钢板仓组合剪力墙钢板厚度、腹板翼缘比、轴压比、剪跨比和钢材强度对其抗震性能的影响。结果表明:T形钢板仓组合剪力墙主要受力构件为腹板,对其抗震性能有较大影响;翼缘能有效约束住腹板,有效防止剪力墙发生平面外失稳和扭转破坏,其对变形能力、稳定性和延性性能有较大影响;T形钢板仓组合剪力墙具有良好的抗震性能,试件破坏模式基本相同且为弯曲破坏。研究所提出的承载力公式可为设计提供依据。     

煤矿巷道直墙半圆拱形波形钢腹板支架稳定承载性能

将新型波形钢腹板支架用于煤矿巷道金属支架结构中,采用试验研究和有限元数值模拟分析相结合的方法,研究波形钢腹板支架结构的稳定承载性能。设计了2榀直墙半圆拱形波形钢腹板支架的模型试验,得到支架的失稳破坏形态、应变与位移发展规律,并分析了波形钢腹板翼缘厚度变化对支架承载力的影响程度。结果表明:波形钢腹板支架破坏形态为整体非对称失稳,支架翼缘厚度由12 mm增加为16 mm时,即增幅为33%,支架的承载力提高27. 38%,表明翼缘厚度对支架的承载性能有显著影响。试验结果与有限元分析结果吻合良好,验证了有限元模型的正确性。同时采用有限元方法对用钢量基本相同的矿用工字钢支架和波形钢腹板支架进行对比,结果表明:波形钢腹板支架承载力比矿用工字钢提高了31. 68%,其变形约为矿用工字钢的4/5。通过数值模拟分析波形钢腹板支架截面各参数对支架弹性和弹塑性屈曲荷载的影响,发现腹板高度和厚度是较敏感参数;并比较了波形钢腹板支架和矿用工字钢支架分别在静水压力作用下、垂直单向应力作用下和垂向力为主的荷载作用下的支护性能,发现在相同的用钢量情况下,波形钢腹板支架具有较高的抗剪承载力,在高厚比很大的情况下不容易发生屈曲,且翼缘用钢量集中,使得截面的抗弯和轴压稳定承载力也大幅度提高,故它在各种荷载状态下的变形量均小于矿用工字钢支架,其支护效果优于矿用工字钢支架。     

YT3621型矿用汽车扭转梁后桥两种工况下疲劳寿命分析

矿用汽车扭转梁后桥长期受到复杂载荷作用,很容易产生疲劳失效,需要进行疲劳寿命分析。以YT3621型矿用汽车的扭转梁后桥为研究对象,建立其三维模型,选定在弯曲工况和扭转工况下进行强度分析,采用名义载荷法在两种工况下进行疲劳寿命分析。结果表明:在弯曲工况下扭转梁后桥的疲劳寿命为29.02万次,寿命最小位置在纵臂与衬管连接处;扭转工况下扭转梁后桥的疲劳寿命为51.1万次,寿命最小位置在横梁与纵臂连接处。研究结果对扭转梁后桥的安全分析具有一定的意义。     

部分包裹混凝土柱试件模拟研究

部分包裹混凝土柱是一种新型组合结构,其不仅可以用于工业厂房的建设,也可用于旧厂房的加固改造。为研究翼缘厚度、翼缘宽度、腹板厚度、横向缀杆间距以及混凝土强度等级对部分包裹混凝土柱抗震性能的影响,利用ABAQUS软件建立了11个有限元模型分析以上因素对部分包裹混凝土柱的滞回性能、延性系数以及抗侧刚度的影响。有限元分析结果表明:当翼缘厚度为12mm时,部分包裹混凝土柱抗震性能最优,延性系数最大;随着翼缘宽度的增大,部分包裹混凝土柱的滞回性能、刚度退化性能发生略微变化,极限承载力增大;腹板厚度和横向缀杆间距不是影响柱抗震性能的重要因素;且建议部分包裹混凝土柱的混凝土等级不应大于C50。     

大采高采场关键层“悬臂梁”结构运动型式及对矿压的影响

通过理论分析并结合模拟实验,提出了大采高覆岩关键层“悬臂梁”结构的3种运动型式,即：“悬臂梁”直接垮落式、“悬臂梁”双向回转垮落式、“悬臂梁-砌体梁”交替式。结合关键层“悬臂梁”与“砌体梁”结构对采场矿压影响的对比分析,揭示了关键层“悬臂梁”结构3种运动型式对采场矿压的不同影响规律,并得到了补连塔煤矿7.0 m支架综采工作面矿压实测数据的验证。     

圆形断面波形钢腹板支架结构稳定承载性能研究

为研究一种新型波形钢腹板支架结构的承载性能,开展2榀圆形波形钢腹板支架的模型试验和1榀与波形钢腹板用钢量相同的矿用工字钢支架的模型试验,分析支架的稳定承载力、刚度和变形发展情况。试验结果表明:圆形支架试验模型的最终破坏形式为整体失稳破坏,腹板高度增加时对其承载力有明显提高;波形钢腹板支架的单位质量承载能力是用钢量基本相等的矿用工字钢支架的1.49倍,同时变形仅为后者的5/7,波形钢腹板支架的承载力更高、支护效果更好。基于有限元模型,分析截面参数变化对波形钢腹板支架的弹塑性整体稳定性的影响,结果表明翼缘宽度和翼缘厚度是其稳定承载力的敏感参数。     

箱形梁弯扭强度分析计算的设计研究

介绍了一种基于VB语言的箱形梁弯曲、扭转组合变形强度分析程序的开发。完成了梁弯曲初等理论假定下梁体的纯弯曲受力分析;同时基于薄膜比拟法对矩形板条组合开口截面和单室、多室闭口截面进行了自由刚性扭转强度分析;最后按照第四强度理论对截面进行了等效应力计算。     

埋入SMA纤维的复合材料薄壁结构的主动变形分析

建立了具有主动SMA材料的各向异性单闭室薄壁截面梁的二维截面分析模型；SMA纤维沿任意β角铺设，含SMA纤维层合板材料性能由混合率进行预测；基于Tanaka的SMA应力应变关系以及Lin的线性相变动力模型，导出了SMA诱发的轴力、扭矩与弯矩的数学表达式。由建立的具有拉伸-扭转-弯曲静变形耦合的一般公式出发，讨论周向反对称刚度配置特殊情形并给出了简化的本构方程。数值研究结果表明:相变期间空心悬臂梁在SMA纤维驱动下产生较为显著的弯曲变形和扭转变形。调节SMA纤维的激励温度、改变复合材料铺层角、改变SMA纤维的含量和SMA的初始应变都能明显改善SMA的变形驱动性能。     

基于梁模型的采空区顶板安全厚度计算

空区顶板厚度影响采空区地基承载力.梁理论是确定顶板安全厚度的主要力学模型之一,结合某一工程实例,探讨了考虑载荷作用范围的3种典型梁简支梁、悬臂梁和两端固定梁,得出了相应的顶板安全厚度.     

多截面矩形梁刚度特性研究

现代建筑越来越多的进行深化设计和优化结构,进而多截面构件越来越多的被采用。结构件的弯曲、扭转刚度与其截面几何特性密切相关,而铁木辛柯弹性理论对多截面结构扭转刚度没有涉及,本文根据有关扭转刚度试验的结果,在确定选择背对背"双-T"型多截面柔性梁的基础上,重点分析了梁截面的弯曲和扭转刚度特性,通过理论、有限元计算等手段得到了影响截面刚度特性的因素,为柔性梁的截面选择与设计提供参考。     

梁柱弱轴连接节点参数的变化对节点域性能的影响分析

利用有限元软件ABAQUS,建立有限元模型,分析了循环荷载作用下,柱翼缘厚度、梁翼缘连接板长度及厚度变化对节点域受力性能的影响,研究结果表明:柱翼缘厚度与梁翼缘连接板长度及厚度的改变可以有效提高节点域的力学性能,并研究了弱轴连接节点域的应力分布规律为工程实际应用提供参考。     

体外预应力混凝土箱梁受压翼缘有效分布宽度试验研究

基于在体外预应力混凝土薄壁箱梁抗弯性能试验研究的基础上，重点研究了各级荷载作用。构件跨中截面混凝土应变分布变化规律，同时编制了箱形截面的等效“工”字形截面抗弯计算非线性分析程序，通过全过程对比分析，确定了体外预应力混凝土箱梁在抗弯正截面承载力计算时等效“工”字形截面受压翼缘有效分布宽度和剪力滞系数，为体外预应力混凝土箱梁抗弯正截面承栽力计算奠定了基础。图5，表2，参10．     

回采速度对坚硬顶板运动释放能量的影响机制

坚硬顶板破断释放的弹性能是冲击矿压的主要能量源之一,针对回采速度对坚硬顶板破断释放能量的影响机制,运用理论分析结合现场监测手段,对垮落带内的顶板悬臂梁结构,建立了基于弹性地基假设的三角增压载荷悬臂梁模型,推导得到回采速度控制下顶板梁的下沉量、弯矩及弯曲弹性能密度的解析解。对距煤层较近的低位未触矸破断式砌体梁结构,建立回采速度影响下的回转角与破断步距及破断释放能量的解析式,并进行讨论得到结论:加快回采速度使顶板悬臂梁的悬臂长度L和峰值应力集中系数a增加,使峰值距煤壁位置x0减小,3者均能造成顶板弯曲变形能增大,释放弹性能增加,且悬臂长度L和应力集中系数a影响效果更为明显;高速回采造成采空区充填程度低,促使关键块B的回转角增大,造成关键块A的破断步距增大,破断释放的能量也大幅增加,甚至促使原本为低位未触矸破断的砌体梁结构变为高位悬臂梁结构,其破断释放的弹性能更大,大能量矿震产生的动载易叠加高静载煤体诱发冲击,同时使超前段顶煤支护失效,造成冒顶事故;通过对关键层及围岩结构的判别,证实了两种坚硬顶板的破断模式,且微震监测表明坚硬顶板破断释放大能量矿震与回采速度有明显的正相关性,并得到坚硬顶板条件大采高工作面临界回采速度为4 m/d,科学指导了胡家河矿的开采强度优化。     

大采高综采采场关键层运动型式及对工作面矿压的影响

掌握大采高综采采场关键层结构形态及运动型式是分析工作面矿压显现规律的基础。采用理论分析方法,得出了大采高综采采场关键层存在2种结构形态和6种运动型式,并给出了各结构形态和运动型式的形成条件,2种结构形态为垮落带关键层"悬臂梁"结构形态和断裂带关键层稳定"铰接"结构形态,6种运动型式为"悬臂梁"直接垮落式、"悬臂梁"双向回转垮落式、"悬臂梁"二次回转垮落式、"悬臂梁-铰接"结构交替式、"砌体梁"结构运动型式和"短砌体梁"结构运动型式。采用UDEC数值模拟方法验证了各形成条件下的关键层的运动型式,揭示了6种关键层运动型式对采场矿压的影响规律,最后得到了现场实测数据的验证。     

浅埋煤层房柱式采空区下长壁开采矿压显现特征

以鄂尔多斯地区浅埋煤层房柱式采空区下煤层长壁开采为主要研究对象,通过理论分析、现场矿压实测等方法,得出房柱式采空区上部覆岩在一定的采高范围内存在叠合梁结构,并且上位基本顶结构为固定梁,下位基本顶结构为悬臂梁,房柱式采空区煤柱及以下顶板构成直接顶;在上位固定梁的回转力矩作用下,下位悬臂梁周期性折断,其动载荷通过房采区煤柱传递给采场支护结构。上位悬臂梁与下位悬臂梁失稳的不同周期性,会引起工作面周期来压的不等距和来压强度的不等强性,是长壁采场支架失稳的主要原因。     

腹筋对深梁受剪承载力影响的试验研究

在矿山选矿厂等大跨度厂房建设中需构筑深梁构件。为研究腹筋配筋率对深梁受剪承载力的影响,在集中荷载作用下对4根高强钢筋混凝土深梁进行了受剪性能试验。通过对4根深梁试件受力全过程特征、破坏形态和荷载-挠度变形曲线等变化规律的分析,明确了腹筋配筋率对深梁开裂荷载、极限荷载及破坏形态的影响。研究表明:小剪跨比深梁破坏模式为斜压破坏,受腹筋的配置与含量影响,斜压破坏表现为压杆压毁和压杆劈裂两种形态。竖向箍筋配筋率对受剪承载力影响很小。采用《混凝土结构设计规范》(GB 50010-2010)中深梁受剪承载力计算方法对4根试件梁进行计算,计算结果与试验值较为接近,验证了试验结果的可靠性。     

均布荷载作用下钢筋锈蚀深梁受力性能研究

为研究钢筋锈蚀后对深梁受力性能的影响,开展均布荷载作用下不同钢筋锈蚀率对深梁受力性能以及破坏形态影响的试验研究。设计了3个不同钢筋锈蚀率的深梁试件,通过静载试验加载至失效破坏,分析深梁压杆荷载—扰度关系、荷载—裂缝宽度关系以及荷载—竖向变形关系。试验结果表明,钢筋锈蚀后,深梁压杆承载力及刚度明显降低,失效模式为深梁跨中中部高度处突然出现一个垂直裂纹,然后裂纹分别向顶面和底面延伸,直至最后附近节点的混凝土发生破碎失效。     

空心悬臂梁在SMA层驱动下的变形分析

基于经典的复合材料梁理论、Tanaka的SMA应力应变关系以及Lin的线性相变动力模型,研究了矩形空心悬臂梁在SMA驱动下的变形特性,建立了结构应力、应变、位移求解的数学模型,通过数值计算揭示了SMA层对该类结构的驱动作用,分析了温度、壁厚度以及SMA残余应变的影响.研究表明,在马氏体向奥氏体转变过程中,空心悬臂梁在SMA层的驱动下产生显著的横向位移,SMA层厚度、残余应变是影响SMA的变形驱动性能的敏感参数.     

索材料非线性对平面张弦梁结构承载性能的影响分析

平面张弦梁结构在达到承载能力极限状态时下弦索可能会进入塑性阶段,此时将索视为线弹性材料来进行承载能力分析的做法是不合理的.首先研究了不同索失效应力水平下索材料非线性对结构承载性能的影响规律.然后提出了一种考虑索材料非线性的改进ANSYS有限元模拟方法.利用该方法计算了多种参数情形下索材料非线性对平面张弦梁结构承载性能的影响程度.这为平面张弦梁结构的合理设计提供了参考.