金属拱型波纹屋盖结构弹性稳定承载力公式

根据金属拱型波纹屋盖结构的构造及受力特点 ,将其简化成平面拱计算模型并进行了大量的几何非线性分析。通过对分析结构的线性回归 ,给出了不同支承条件、不同矢跨比结构在不同荷载作用下的弹性稳定承载力公式。这组公式不仅适用于金属拱型波纹屋盖结构 ,同样也适用于其它圆弧拱结构     

孔边应力状态对点式支承玻璃板承载性能的影响分析

点式玻璃幕墙在国内运用越来越广 ,而现有的幕墙规范 (JGJ1 0 2— 96)对其应力和位移分析没有做出明确规定。为此 ,从理论上分析了影响点式支承玻璃板承载性能的几个重要因素 :连接约束条件、支承点连接方式。运用有限元数值分析的方法重点研究了玻璃建筑技术中带孔点式玻璃孔边缘应力的问题 ,分别讨论了孔边缘应力集中和孔心边距对玻璃板承载性能的影响 ,为规范修改和工程设计提供了参考依据     

水平加强层对超高层钢框架-支撑结构的影响

超高层钢结构体系设计中,为提高结构的整体刚度,通常沿高度方向设置一道或多道水平加强层,而水平加强层的设置对其抗震性能有较大的影响。利用ANSYS有限元计算软件。分析了设置水平加强层后超高层钢框架-支撑结构地震响应。通过32层结构模型的6种不同设置加强层的方案比较,研究了加强层的数量对结构的侧向刚度、地震作用下构件内力以及内筒和外框架水平层剪力分配的影响。以68层的武汉国际证券大厦为例进行验证。用振型分解反应谱方法方法分析了常遇地震作用下的结构响应,对水平加强层的运用有借鉴价值。     

含损伤缺陷采油井架钢结构双重非线性承载性能分析

针对目前石油工业中对服役井架结构进行安全性评定的需要,本文提出了对含损伤缺陷采油井架钢结构进行承载性能分析的方法。首先,采用空间梁单元作为有限元计算的基本单元,通过包含单元几何刚度阵和变形刚度阵的增量切线刚度法考虑大变形问题;用杆端集中塑性法来简化材料非线性,可以对无损伤缺陷的理想井架结构进行双重非线性承载性能分析。其次,应用参考统一折减法,能够将一定的损伤缺陷引入结构有限元计算模型,得到对应于不同损伤缺陷程度的一组结构荷载位移曲线。最后通过计算曲线与实测位移值的对比,可以确定服役井架结构的极限承载力。文中给出了两个采油井架的分析实例。     

统一强度理论下掌子面防突安全厚度理论研究

为防止溶腔岩溶水压裂掌子面临空断面而造成隧道突水突泥,在掌子面临空断面前方预留一定厚度围岩是处理高压溶腔的常见技术手段,而防突安全厚度则成为释能降压法等处治技术中的重要技术参数。本文基于统一强度理论结合弹性薄板弯曲推导出防突岩盘在简支和固支条件下的安全厚度解析解,并推导了防突岩盘在厚度一定时作用于防突岩盘后的溶腔压力。依托海口南渡江引水隧道进行工程应用,公式及计算结果表明,掌子面防突安全厚度与溶腔压力、岩体泊松比、掌子面半径、粘聚力有关。此成果为规避富水隧道高压溶腔突水突泥水害发生及富水隧道高压溶腔防突安全厚度设计、施工方面提供理论依据,避免突水突泥带来重大经济损失。     

高强度钢框架梁柱节点焊接构造的断裂性能试验研究

为研究高强度钢材焊缝连接在实际节点构造中的断裂性能,选取代表实际梁柱节点局部焊接构造的十字型焊接接头试件,采用对接熔透焊和角焊缝两种焊缝类型,完成了20个高强度钢材典型焊接构造在单调拉伸和往复加载下的断裂性能试验,研究了高强钢焊接构造断裂机理,探讨了焊缝类型、荷载类型及钢材强度对典型构造细节断裂性能的影响。研究结果表明,焊缝类型对高强钢焊接构造断裂性能有较大影响,拉-卸载作用导致高强钢焊接节点热影响区材料损伤开裂,往复加载幅值越大,高强钢焊接节点的缺陷敏感性越大,越容易发生断裂失效。试验得到对接熔透焊和角焊缝试件在单调拉伸和往复加载下的断裂临界伸长量和临界荷载,为发展高强度钢材节点焊缝区域的断裂分析模型提供依据。     

低温环境下桥梁钢Q345qD疲劳裂纹扩展行为研究

为了明确在寒冷地区服役桥梁钢的疲劳裂纹扩展行为,以16 mm厚桥梁钢Q345qD为研究对象,完成了室温和低温下的夏比冲击韧性试验、疲劳裂纹扩展速率试验和疲劳裂纹扩展门槛值试验。结果表明,夏比冲击功和试样断口剪切断面率随温度的降低而减少;在应力比0.1、0.2和0.5条件下,疲劳裂纹扩展速率均随温度降低而变缓,该桥梁钢的疲劳韧-脆转变温度点在-60℃以下;在室温~-60℃,其裂纹扩展速率均对应力比的变化不敏感;应力比0.1条件下的疲劳裂纹扩展门槛值随温度的降低有略微增大的趋势。该批次桥梁钢表现出了良好的抵抗低温疲劳裂纹扩展性能,防止低温脆性破坏成为疲劳设计的重点;试验数据能为钢结构桥梁的进一步抗低温疲劳和防低温冷脆断裂设计提供参考。     

基于微观机理的梁柱节点焊接细节断裂分析

为预测钢结构焊接节点在地震作用下的延性断裂,开展了微观机理断裂模型的标定和验证工作。空穴扩张模型VGM和应力修正临界应变模型SMCS,将延性断裂的微观机理(空穴形核、扩张和聚合)与宏观的应力-应变场结合了起来。利用已有的缺口圆棒拉伸试验,辅以有限元分析,标定了Q345钢材母材、焊缝和热影响区3种材料的VGM和SMCS模型参数。进行了7个梁柱节点局部焊接试件的拉伸试验,测得了试件的断裂伸长量。建立了试件的精细实体有限元模型,分别采用断裂力学J积分方法和VGM、SMCS模型预测试件的断裂伸长量,并与试验结果进行比较。结果表明,VGM和SMCS模型预测焊接节点延性启裂的准确性较好,而J积分方法过于保守。该文为钢结构焊接节点的延性断裂预测提供了一种仅依赖于材料属性的普适性方法。     

焊接箱形截面不锈钢柱相关稳定性能分析

采用有限元法对焊接箱形截面不锈钢柱的局部与整体相关稳定性能进行分析,研究利用板件的屈曲后强度,以实现更为经济合理的构件截面设计。建立了可以准确模拟不锈钢非线性材料力学性能、截面焊接残余应力和构件的局部与整体几何初始缺陷等因素的精确有限元数值模型,并依据试验结果对模型的可靠性进行了验证。基于验证可靠的有限元模型,开展了系统参数分析,同时补充了大量的数值计算数据点。根据得到的试验和有限计算结果,对相关稳定承载力的理论计算方法进行了比较分析,表明现有的方法应用较为复杂,而且可能高估构件的相关稳定承载力。针对奥氏体型和双相型两类不锈钢提出了通用的计算修正系数,给出了新的直接强度法计算公式,经试验与有限元计算结果验证,表明其能够准确计算焊接箱形截面不锈钢柱的相关稳定承载力。     

铝合金网壳箱形-工字形杆件盘式节点受力性能试验研究

为研究铝合金网壳箱形、工字形截面杆件盘式连接节点(又称TEMCOR节点、板式节点)的受力性能,对南京牛首山佛顶宫工程典型铝合金盘式节点足尺试件进行了静力加载试验,采用通用有限元程序ABAQUS对加载过程进行全过程数值模拟。在进行静力加载试验时,铝合金杆件端部采用铰接,在节点盘中心区域设置加载板进行竖向加载。研究结果表明：在节点盘中心竖向荷载作用下试件发生脆性破坏。对向两杆为箱形截面（试件JD1）时,箱形截面杆件下翼缘发生断裂,上下节点盘屈曲,且与断面相邻的螺栓被拉断;对向杆件为工字形截面（试件JD2）时,下节点盘发生块状撕裂,破坏时铝合金型材及螺栓均无屈曲和破坏。在极限荷载作用下,试件JD1杆件腹板及节点盘仍处于弹性工作状态,箱形截面中性轴位于截面中间;试件JD2铝合金型材处于弹性工作状态,工字形截面中性轴位于截面强轴以下1/6腹板高度处,下节点盘在α=60°及α=180°方向应力较大,接近屈服强度。试件JD1的极限荷载和初始刚度均约为试件JD2的1.5倍。根据对称性建立的节点试件数值模型分析所得的局部应力、荷载-位移曲线及弯矩-转角曲线与试验结果吻合较好,可以用于此类节点的数值模拟。