钢框架梁柱节点转角理论模型和测量计算方法

梁柱节点转角对钢框架的内力和变形及其梁与柱构件的设计有着重要的影响。由于研究环境和研究方法的差异,国内外研究者大多采用自己定义的节点转角和测量计算方法,其测量得到的节点转角中大多包括梁与柱变形的影响,使已取得的大量研究成果在其适用性和可比性上存在较大的不足。该文比较分析了目前国内外学者提出的钢框架梁柱节点转角定义和测量计算方法,对全焊接节点及栓焊混接节点提出了改进的节点转角测量计算方法,并验证其精确性和可行性;随后采用较为合适的节点简化理论模型,结合节点转角测量计算方法进行整体分析,讨论其准确性。有限元分析结果显示该文建议的3 种节点转角测量计算方法具有很高的精度,而选取节点域斜向弹簧模型进行整体框架的简化分析时,不仅可以考虑节点转动的影响,而且其分析计算结果具有很高的精确性。     

P—△效应对框架节点抗震性能影响的研究

本文通过电算分析了梁端加载与柱端加载节点变形及节点核心区的受力，在此基础上分析了Ｐ－△效应对框架节点抗震性能的影响。     

三维双向及三向映射无限元

不同于以往的单向映射无限元，本文提出了一种能分别从两个和三个方向延伸到无穷远的多向映射无限元，它们不仅能很好地与三维等参数有限单元耦合，保持公共边界的连续性，而且具有物理概念明确、节点数目少、精度高、无需改动单元形状、减少计算准备工作量、便于网格自动形成等诸多优点，能广泛应用于岩土工程领域及其他力学问题的数值分析工作中。     

材料加工数值模拟的新进展--无网格方法

无网格方法是近年来兴起的一种与有限元法相类似的数值方法，由于仅仅采用基于点的近拟，而不需要节点的连接信息，无网格方法不仅避免了繁琐的单元网格生成，而且提供了连续性好，形式灵活的场函数，具有前后处理简单，精度高等方面的优点，在处理裂纹扩展，多尺度分析，高速碰撞和具有大变形特征的工业成形问题时具有重要的研究价值和广阔的应用前景。     

预期损伤部位采用FRC增强梁柱板组合件的力-位移模型

将纤维增强混凝土（FRC）增强的梁柱板组合件的变形分解为节点变形、梁变形和柱变形引起的变形之和,通过贝叶斯参数估计方法建立了节点核心区剪应力-剪切变形模型;采用力学分析,建立了梁端与柱端的弯矩-曲率模型,由此建立了预期损伤部位采用FRC增强的梁柱板组合件的力-位移模型。结果表明:采用该文建立的力-位移模型的分析结果与试验结果符合较好;柱梁抗弯承载力比从1.1增大到1.6时,峰值荷载下总变形中节点变形的比率平均下降了37.4%,而梁变形比率平均增加了58.8%;相对于考虑6倍板厚翼缘宽度,考虑8倍板厚翼缘宽度更能有效控制节点变形,其峰值荷载下总变形中节点变形的比率平均下降了33.4%,而梁变形比率平均增加了42.9%。     

预期损伤部位采用FRC梁柱组合件层间剪力-变形计算模型研究

通过分析梁柱组合件层间变形与梁端变形、柱端变形和节点核心区剪切变形之间的关系,梁端、柱端弯矩与曲率之间的三折线关系及节点核心区剪力与柱顶剪力之间的关系,提出预期损伤部位采用纤维增强混凝土（FRC）梁柱组合件层间剪力-变形计算模型;以节点核心区剪切破坏为主要破坏模式,分析FRC梁柱组合件在开裂点、屈服点和峰值点处的层间剪力、梁端变形、柱端变形和节点核心区剪切变形及各部分变形引起的层间变形占层间总变形中的比例及变化规律。将模型计算结果与试验结果进行比较,结果表明:提出的层间剪力-变形理论计算模型可较好地反映FRC梁柱组合件在地震作用下的层间剪力-变形关系。     

梁柱端板连接节点初始转动刚度计算模型

应用组件法建立了端板连接节点初始转动刚度计算模型,考虑了端板受弯、柱翼缘受弯、螺栓受拉、柱子腹板受剪、柱子腹板受压和柱子腹板受拉变形对连接节点转动刚度的影响。基于板壳理论计算端板和柱子翼缘的弯曲变形,给出了不同加劲肋设置情况下的刚度计算公式;根据有限元分析结果,把柱子腹板受压刚度计算采用的有效宽度和EC3建议的承载力计算有效宽度统一;在计算螺栓刚度时,考虑了因螺栓预拉所挤紧的周围板件对螺栓变形的影响。该文模型和试验结果及已有模型进行对比,表明该计算模型不仅能精确计算节点的转动刚度,且相对于现有的分析模型更为简便、准确,便于实际工程中应用。     

煤矿巷道支护问题及技术对策

随着矿井开采逐步加深，巷道开挖后变形明显并逐步加快，变形量加大，造成多次返修，不仅增加了巷道的维修费用，而且严重制约了矿井生产接续。通过对煤矿巷道变形与破坏机理的分析，提出了切实有效的对策，取得了较好的防治效果。     

巷道围岩机理分析及对策

随着矿井逐步开采，矿井围岩呈现软岩性质，巷道开挖后变形较快，变形量较大，造成返修，不仅增加了矿井巷道的维修费用，而且制约了矿井生产接续。通过对矿井巷道变形与破坏机理的分析，提出了切实有效的对策，取得了较好的防治效果。     

本体侧板焊接变形控制研究

焊接变形不仅会影响结构的外形尺寸和精度，使矫形工作量增加，提高制造成本，而且还会降低结构的承载能力。本文针对焊接变形的种类及产生原因，详尽地阐述了预先防止、控制产生焊接变形的措施，以便在实际工作中将应力和变形控制在最小程度，保证焊接结构的质量，提高生产效率。     

复合材料板壳分析的样条有限点法

本文提出一个分析复合材料板壳的样条有限点法，建立了静力分析、热效应分析、稳定性分析及动力分析的新计算格式。这个方法是以B样条函数、高阶剪切变形理论及变分原理为基础而建立的，由于采用样条离散化，不存在剖分协调问题。利用这个方法分析复合材料板壳，不仅计算简便，而且精度也高。     

不同构造形式的CSRC节点变形性能试验研究

为研究核心型钢在节点区的截断形式对核心型钢混凝土(CSRC)节点变形性能的影响,进行了4个CSRC节点试件的低周反复加载试验。主要研究参数为核心型钢在节点区的截断锚固形式和轴压比,通过试验数据分析了各参数对CSRC节点的强度、刚度、延性和滞回特性等的影响。在对试件总体变形及塑性铰区域和节点核芯区变形量测结果统计分析基础上,研究了梁端的弯曲变形、节点区的剪切变形和柱身的弯曲变形所产生的侧移在框架结构总侧移中所占的比例及其规律。研究表明:该文提出的两种核心型钢的截断锚固构造对试件的抗震性能无明显不利影响。核心型钢在节点核芯区的截断会导致节点区剪切变形增加。两种不同核心型钢构造形式的试件节点区剪切变形基本相同。该文可为CSRC结构的拟静力弹塑性反应分析提供参考。     

火灾下拉剪组合作用对高强螺栓节点性能影响的试验研究

火灾中节点的承载力随着温度的升高而降低,高温下梁的悬链线效应在梁内产生较大的拉力,高强螺栓连接节点通常在拉剪共同作用下发生破坏。采用自定义双线性炉温控制曲线,进行两类共8组高强螺栓连接节点的恒载升温试验,分析了端板式连接和腹板双角钢连接两类节点在高温以及拉剪共同作用下的变形发展及破坏规律。试验结果表明:高强螺栓连接节点区的梁端板、连接角钢、柱上翼缘及高强螺栓的温度接近,且较梁柱构件温度低50℃左右;节点刚度随着温度的升高而降低,且大约在节点温度达到500℃后刚度下降速度明显加快;火灾下8mm端板节点的变形集中于拉力较大侧端板及螺栓,16mm端板节点的变形则集中于拉力较大侧螺栓及柱上翼缘;腹板双角钢连接节点主要是角钢产生较大变形;两类节点失效温度随拉力或剪力的增加而减小,且同类节点在不同拉剪组合作用下的残余变形模态类似。     

采用无单元法计算含边沿裂纹功能梯度材料板的应力强度因子

本文采用无单元法分析了功能梯度材料的断裂力学问题。无单元法采用基于滑动最小二乘近似的位移插值形式,节点布置变得非常自由。这种插值形式不仅很好地反映了材料变形,而且使得无单元法在分析功能梯度材料时可以方便地采用各个积分点处的材料特性。数值计算结果表明无单元法在分析功能梯度材料力学行为方面具有较高的效率和精度。     

局部采用高延性混凝土装配式框架梁-柱节点抗震性能试验研究

为了提高装配式梁柱节点的变形及耗能能力,同时简化节点核心区构造避免节点核心区钢筋拥挤而导致的施工困难,在节点局部采用高延性混凝土（HDC）代替普通混凝土。考虑轴压比和节点核心区配箍率的影响,进行了5个局部采用HDC的装配式梁柱节点和1个钢筋混凝土（RC）装配式梁柱节点的拟静力试验,分析了其破坏形态、滞回特性、变形能力、刚度退化、耗能能力和节点核心区剪切变形。结果表明:节点核心区采用HDC,破坏由节点核心区转移到梁端,实现了强节点设计原则,有效提高了框架节点的变形能力和耗能能力;节点核心区和梁端均采用HDC,梁柱节点的破坏转移到柱端,需对柱端适当加强;节点核心区采用HDC的装配式梁柱节点,可以减少甚至免去箍筋的用量。     

二节点曲线索单元非线性分析

本文提出了二节点曲线索单元,对拉索结构进行非线性分析。这种单元不仅能模拟大跨度索元的初始形态,而且能克服目前广泛使用的二节点直线杆单元精度不高,多节点曲线索单元自由度大,内插点坐标难以确定等缺点。文中采用修正的Lagrangian坐标描述法,由卡氏第一定理推导并得出了刚度矩阵的显示表达式,编制了相应的程序,并对若干算例进行了计算与比较,分析结果表明此单元模型有较好的精度,能适用于塔桅结构、张拉结构等大跨结构形式的非线性分析。     

局部采用纤维增强混凝土梁柱节点抗震性能试验研究

为了提高梁柱节点受剪承载力、变形能力及耗能能力,同时避免节点钢筋拥挤而导致的施工困难,采用纤维增强混凝土(FRC)代替普通混凝土作为节点核心区基体材料,考虑轴压比和节点核心区配箍率的影响,进行了7个FRC梁柱节点和1个钢筋混凝土(RC)梁柱节点对比试件的拟静力试验,分析其破坏形态、承载力、变形能力、耗能能力、节点核心区剪应力-剪应变曲线和梁端塑性铰区弯矩-转角曲线。结果表明,在节点核心区主斜裂缝出现前,试件已具有很高的受剪承载力和变形能力;当轴压比试验值为0.07~0.28时,随着轴压比增大,FRC试件的受剪承载力、侧向变形能力、耗能能力及节点核心区的剪切强度和剪切变形能力增加;增加节点核心区配箍率,承载力退化有所减缓;FRC试件梁端塑性铰转动能力有较大提高。     

新型无线传感器网络节点的设计与研制

本文设计了一款新型的无线传感器网络节点。该节点不仅能够在短距离内与其它节点组成网状的拓扑结构，进行短距离的通信数据传输，还能通过GPRS网络连接互联网，同时节点上使用太阳能充电，这样大大地提高了节点的监控的范围以及适应场合。本节点使用TI公司低功耗的CC2530N核心，SIM900A作为GPRS网络连接模块，外接低功耗的SHT11空气温、湿度传感器和监控摄像头等。通过测试结果表明：该节点不仅在短距离能通过zigbee协议与其它节点自动识别组网来进行数据传输，还能够通信GPRS网络把数据传输到互联网上，功耗低、数据传输稳定。     

拉剪组合作用下平齐端板节点火灾行为的有限元分析

常温竖向荷载作用下平齐端板节点以承受剪力为主,高温下的大变形导致梁内产生巨大的悬链拉力,节点通常在拉剪共同作用下发生破坏。采用通用有限元软件ABAQUS建立平齐端板节点的三维实体分析模型,考虑材料的非线性及节点大变形的影响,模型建立了各部件间显式的接触关系。采用试验结果对模型进行验证分析,结果表明有限元方法可以准确地模拟出节点受力及变形,同时可以方便地得到节点整个破坏过程。螺栓受力分析表明,螺栓剪力越大则其极限抗拉承载力越小。对节点进行不同荷载组合的参数分析的结果表明:节点的临界温度随着拉力或剪力的增加而降低,且剪力的影响更为显著;在所研究的参数范围内,抗拉与抗剪相关承载力基本呈负的线性关系;增加端板厚度可以有效提高节点抗拉及抗剪承载力。     

转换层计算中带转角自由度的三维元

为适应建筑结构中厚板转换层的分析需要，本文在已有的二十节点三维元基础上推导得出一种八节点带转角的三维元，该单元每节点六个自由度，可方便地与梁柱等Ｃ１类单元直接连接，自动保证了节点转角协调性。该单元对拉压变形采用线性插值，在反映率剪变形上，则与二十节点三维元有同等精度。