不锈钢端板连接梁柱节点静力承载性能试验研究

为了研究不锈钢端板连接梁柱节点的静力承载性能,对5个不锈钢端板连接梁柱节点和1个普通钢端板连接梁柱节点开展单调静力加载试验,得到了节点试件的弯矩-转角曲线,对比分析了钢材牌号、节点类型和端板有无加劲肋等因素对节点承载性能的影响。结果表明：相同尺寸和构造的不锈钢节点延性优于普通钢节点的延性;不锈钢中柱节点和边柱节点的承载力相差较小,但前者的初始转动刚度较高而后者的变形更大;端板加劲肋的设置显著提高了节点的承载性能。基于得到的试验结果,对中国GB 51022—2015、美国ANSI/AISC 358-16和欧洲EN 1993-1-8中的端板连接节点承载性能计算方法进行评估,3种计算方法均低估了不锈钢端板连接梁柱节点的承载性能。     

不锈钢焊接工字形截面残余应力分布试验研究

通过焊接加工10个不锈钢工字形截面试件（选材包括奥氏体型S30408和双相型S22253两种），采用分割法将试件截面切分成条带，量测释放的残余应变，计算得出截面的残余应力大小与分布形态。结果表明：试件截面的残余拉应力峰值低于材料的名义屈服强度，对于奥氏体型S30408和双相型S22253两种不锈钢试件的截面残余拉应力峰值分别约为其名义屈服强度的80%和60%。基于试验结果对现有简化分布模型的评估表明其应用的局限性，提出可以较准确描述不锈钢焊接工字形截面残余应力分布的建议简化模型，结合现有的其他试验数据，对建议简化分布模型的适用范围进行了验证和推广，可以为不锈钢结构构件的稳定性研究和设计提供参考。     

基于数字图像相关技术测量刨花板材料力学参数

刨花板作为一种人造板材,其表面多孔性致使应变片的粘贴过程十分困难,且涂胶量的多少会直接影响测量的精度。基于对样品变形前后图像分析的数字图像相关(Digital Image Correlation,DIC)技术被用于测量刨花板的力学参数。相比于传统的贴应变片法,该技术具有高精度、非接触性及全场测量等优势。“横观各向同性”模型被考虑用来模拟刨花板的力学行为。于是,表征材料力学性能的弹性张量取决于5个独立的弹性参数:纵向、横向弹性模量EL、ET,纵向、横向泊松比νL、νT及纵向剪切模量GL。为了实现这一测量过程,刨花板被切割成一批梁样品,随后被应用于三点弯曲试验。通过比较感兴趣区域(Region Of Interest,ROI)内网格节点位移的测量值与铁木辛柯梁理论解析解,及有限元模型修正(Finite Element Model Updating,FEMU)方法的应用,4个弹性参数ET、GL、EL和νL被成功测量。对比相关文献,该文的测量方法简单易行,测量结果准确,可应用于刨花板材料并推广至各向异性材料的弹性参数测量之中。     

交通信号支撑结构疲劳裂纹扩展有限元分析

为了解决交通信号支撑结构疲劳裂纹扩展的问题,利用ANSYS软件对已有的信号支撑结构静力和疲劳试验分别建模分析,并用有限元结果与试验结果进行对比。研究表明:静力加载模型中,圆钢管上最大Mises应力为413.7 MPa,有限元结果与试验结果较为接近;裂纹最深点△K_Ⅱ和△K_Ⅲ值较小,△K_eff与△K_Ⅰ几乎完全相等,裂纹扩展寿命主要受△K_Ⅰ值的影响;远离裂纹端点处各点的△K_Ⅰ值呈现出M形状;Bowness公式计算得到的裂纹最深点的△K_Ⅰ值比有限元结果大,利用该公式预测交通信号支撑结构端板与圆钢管焊接节点的疲劳寿命较为保守。     

点支式玻璃建筑中铸铝支承件承载性能有限元分析

铸铝支承件自重轻、比强度高,相对在点支式玻璃建筑中通常使用的不锈钢支承件有较大的优势。现有的试验研究和计算分析表明,不锈钢支承件强度储备过大,可以采用铸铝支承件优化替代,但相关专门研究的缺乏限制了它的应用。铸铝支承件的承载性能试验仅得到了肢端屈服荷载,尚需要进一步的分析研究。对3种铸铝支承件进行非线性有限元分析,同时和试验结果对比。分析结果表明了有限元数值模拟的可靠性,基于有限元分析得到了支承件肢端荷载与相应的最不利应力和位移的关系,提出了铸铝支承件的承载性能评价。     

利用熔岩管道建设月球基地的规划设想

建设永久性月球基地是人类进行月球探索的关键步骤和最终目标,研究月球基地的规划有助于月球基地建设工程的立项和航天战略的稳健实施。本文基于现有的月球探测成果,提出利用熔岩管道建设月球基地的设想,对月球基地选址、结构与构型、设计策略、方案评估进行了分析,提出了建设月球基地的规划方案,拟为未来建设月球基地提供参考。     

不锈钢焊接工字形截面短柱轴压局部稳定性能试验研究

对奥氏体型S30408和双相型S22253两种牌号的15个不锈钢焊接工字形截面短柱开展轴压局部稳定试验研究,考察截面组成板件的局部稳定性能和截面承载力,得出了试件截面的应力-应变关系曲线。研究结果表明：厚实截面的试件承载力高于其截面屈服荷载,试件截面应力-应变关系曲线表现出典型的非线性特性和应变硬化特征;而宽肢薄壁截面的组成板件发生过早的局部屈曲,使得试件承载力不能达到截面的屈服荷载,需要对截面强度进行折减。基于得出的试验结果和现有的其他试验数据,对现有设计方法,包括欧洲规范EN 1993-1-4和美国规范SEI/ASCE 8-02中的有效宽度法以及直接强度法计算得出的截面承载力进行评估,表明根据欧洲规范EN 1993-1-4和直接强度法计算得到的截面承载力偏于保守,而美国规范SEI/ASCE 8-02对宽厚比较大的截面承载力计算偏于不安全,而且计算离散性较大。     

不锈钢焊接箱形截面柱轴心受压相关稳定试验研究

不锈钢的非线性材料特性使其构件承载性能不同于普通钢结构构件,需要开展专门的研究。通过焊接加工8个不锈钢箱形截面柱,包括奥氏体型S30408和双相型S22253两种牌号,在试件两端铰接的约束条件下开展轴心承压加载试验。试验中对板材力学性能、试件的局部与整体几何初始缺陷、纵向焊接残余应力分布和加载初偏心进行了测量。加载试验得出了板件的局部屈曲承载力与构件的相关稳定承载力,展示了从组成板件局部屈曲到构件整体弯曲屈曲的渐变失效形态。将试验结果与欧洲不锈钢规范EN 1993-1-4、直接强度法和中国冷弯薄壁型钢结构技术规范GB 50018的计算公式进行比较表明,由于欧洲规范和直接强度法没有考虑不同牌号不锈钢材料力学性能的差异,对双相型S22253构件的承载力计算偏于保守,而奥氏体型S30408构件的计算承载力偏于不安全;而中国规范GB 50018没有考虑焊接残余应力、几何缺陷和材料非线性的不利影响,高估了构件的相关稳定承载力。所得到的试验结果将为后续的数值分析与理论研究提供数据支撑。     

北京将台花园网壳焊接节点受力性能有限元分析

对北京将台花园网壳屋面中采用的焊接钢结构节点进行了加载试验,结果表明,节点在设计荷载工况下是安全的,具备继续承载的能力。根据试验节点的几何与材料特性建立有限元模型,施加与试验相当的荷载与约束条件,对试验过程进行全过程数值模拟。基于试验数据,有限元模型的可靠性得以验证,并得到了节点的屈服荷载与极限承载力,可以对节点的受力...     

不锈钢T形件螺栓连接承载性能试验研究

通过开展14组不锈钢T形件螺栓连接试件的单调拉伸试验,得到了各试件的极限承载力、破坏模式和撬力发展规律,分析翼缘厚度、翼缘材料、螺栓直径和螺栓预拉力等因素对不锈钢T形件承载性能的影响。结果表明:螺栓预拉力对试件的极限承载力没有明显影响,但会提高试件的初始刚度; T形件的破坏模式取决于翼缘和螺栓的相对关系,与螺栓预拉力无明显关系;撬力值随着翼缘厚度和螺栓直径的减小而增大,但极限承载力对应的撬力值与螺栓预拉力无关。将试验结果与现行欧洲、美国和中国规范的计算结果进行比较,表明现行国内外规范的相关计算公式均较保守,其中美国规范由于翼缘采用极限抗拉强度,计算结果与试验值最为接近。