圆孔蜂窝梁的弯扭屈曲分析

为了对纯弯状态下圆孔蜂窝梁的弯扭屈曲进行研究,将蜂窝梁翼缘和腹板分离,采用有限元软件ANSYS对蜂窝梁开圆孔腹板进行侧向纯弯分析,由挠度-刚度关系反算侧向刚度,得出开孔腹板相对于实心腹板的刚度折减系数ky。考虑开孔腹板的径高比和距高比,经拟合给出了刚度折减系数ky的计算公式,用该系数对蜂窝梁的自由扭转刚度进行修正,代入实腹工字截面梁弯扭屈曲临界弯矩计算公式,得到蜂窝梁的相应计算公式。最后利用该公式分别对不同跨度、不同孔况的简支蜂窝梁在纯弯状态下的弯扭屈曲临界弯矩进行计算,并与有限元分析结果进行对比。分析结果表明,修正后的临界弯矩计算公式具有较高精度。     

钢-混凝土蜂窝组合梁抗剪性能分析

对腹板开孔后的蜂窝梁和考虑混凝土板组合作用下的蜂窝组合梁抗剪性能进行分析。以试验为基础,建立有限元模型,对不同开孔率、翼缘尺寸、混凝土板尺寸和连接程度下的蜂窝梁和蜂窝组合梁进行分析。结果表明:蜂窝梁翼缘宽度变化对抗剪贡献影响不大,翼缘厚度变化对其影响较大,翼缘厚度的抗剪贡献与开孔大小、形式有关;混凝土板和连接程度对蜂窝组合梁抗剪强度贡献不可忽略。给出了蜂窝梁、无连接蜂窝组合梁和有连接组合梁抗剪强度计算方法;通过分析不同剪跨比蜂窝组合梁的受力性能,给出弯-剪相关曲线公式;通过提高蜂窝组合梁孔洞竖向位置,可以提高其承载能力。     

ANALYSIS OF SHEAR BEHAVIOR OF STEEL-CONCRETE CELLULAR COMPOSITE BEAM

对腹板开孔后的蜂窝梁和考虑混凝土板组合作用下的蜂窝组合梁抗剪性能进行分析。以试验为基础,建立有限元模型,对不同开孔率、翼缘尺寸、混凝土板尺寸和连接程度下的蜂窝梁和蜂窝组合梁进行分析。结果表明：蜂窝梁翼缘宽度变化对抗剪贡献影响不大,翼缘厚度变化对其影响较大,翼缘厚度的抗剪贡献与开孔大小、形式有关;混凝土板和连接程度对蜂窝组合梁抗剪强度贡献不可忽略。给出了蜂窝梁、无连接蜂窝组合梁和有连接组合梁抗剪强度计算方法;通过分析不同剪跨比蜂窝组合梁的受力性能,给出弯-剪相关曲线公式;通过提高蜂窝组合梁孔洞竖向位置,可以提高其承载能力。     

蜂窝梁挠度计算方法研究

蜂窝梁是一种腹板开孔的新型钢梁,与普通实腹梁相比具有节省材料、便于铺设管道、平面内刚度增大、承载能力高等优点,特别适用于现代工业厂房屋盖结构。蜂窝梁由于腹板开孔其抗剪能力降低,与相同截面的实腹梁相比受剪力影响较大,在挠度计算中不仅要考虑剪力引起的剪切挠度还要考虑剪力次弯矩引起的挠度。本文作者以费氏空腹桁架理论为基础,考虑蜂窝梁孔高比和距高比的影响,根据面积等效和惯性矩等效的原则,提出简支蜂窝梁的实用挠度计算公式。以简化计算公式为依据分别对不同蜂窝梁挠度进行计算,同时利用有限元软件AN-SYS对相同条件下的蜂窝梁进行仿真分析,将公式计算结果与有限元分析结果对比,以验证计算公式的准确性。     

纯弯状态下蜂窝梁腹板的弹性屈曲分析

针对蜂窝梁腹板在纯弯状态下的弹性屈曲,利用ANSYS 15.0建立了正六边形孔蜂窝梁腹板在纯弯应力状态下的有限元模型,研究了四边简支开孔板在纯弯状态下的屈曲模式,分析了孔洞尺寸对蜂窝梁腹板屈曲临界应力的影响,提出了纯弯状态下开孔板的屈曲系数计算式,得到了蜂窝梁开孔腹板在纯弯状态下的高厚比限值。研究表明:无论开孔数目多少,最大平面外屈曲位移均发生在各孔洞正上边缘;蜂窝梁腹板高厚比是影响开孔板屈曲临界应力的主要因素,建议对于弯矩作用较大的蜂窝梁腹板取0.6γ0.7,0.7β0.8的孔洞尺寸容易实现稳定性和经济性要求(γ为孔高比,β为距高比);拟合出的开孔板屈曲系数计算式,误差不超过5%,具有良好的精度。     

连续开孔实腹梁整体稳定性计算方法

为研究腹板开孔H型钢梁在纯弯荷载作用下的整体稳定性,采用翼缘和腹板刚度分离的方法,从理论上推导出带有连续正方形孔洞的H型钢梁的抗侧刚度、自由扭转刚度和翘曲刚度计算方法,得到其弯扭屈曲临界弯矩表达式。利用有限元软件ABAQUS对相同截面不同跨度的H型钢实腹梁在纯弯荷载作用下的弯扭屈曲临界弯矩进行分析,并将有限元模拟结果和规范计算结果进行对比。采用经验证的有限元模型对带有连续正方形孔洞的H型钢梁进行分析,并将有限元模拟结果与推导公式的计算结果进行对比。以现有规范为基础,推导出带有连续正方形孔洞的H型钢梁的弯扭屈曲临界弯矩实用计算公式。结果表明:连续开孔梁实用计算公式具有较高的精确度。     

蜂窝钢梁屈曲模型的相互影响

基于侧扭屈曲模型,采用三维非线性有限元法,考虑初始几何缺陷和材料非线性,研究普通和高强蜂窝钢梁的性能。通过不同跨度和横截面的蜂窝梁试验,对模型进行验证。研究了蜂窝钢梁的破坏荷载、屈曲模型间的相互影响、荷载-侧移曲线。采用有限元模型进行参数分析,研究横截面尺寸、梁长、型钢强度对蜂窝钢梁承载力和屈曲性能的影响。腹板的畸变屈曲较大地降低了细长蜂窝钢梁的承载力。将有限元分析得到的侧扭屈曲下钢梁破坏荷载与澳大利亚规范进行比较,结果表明:规范对侧扭屈曲下普通蜂窝钢梁的破坏分析偏保守,对腹板屈曲下蜂窝钢梁的破坏分析较合理,而对侧扭屈曲下高强蜂窝钢梁的破坏分析非常保守。     

考虑剪力和剪力次弯矩影响的蜂窝梁挠度计算式推导与验证

蜂窝梁腹板开孔后对结构刚度有较大削弱,目前国内相关规范中还没有蜂窝梁挠度相关的计算式。基于费氏空腹桁架理论,针对蜂窝梁腹板开孔有削弱的特点,考虑了蜂窝梁的剪切变形和剪力次弯矩引起的变形,推导了蜂窝梁挠度简化计算式。其次,采用有限元方法研究跨高比、开孔率、截面尺寸等参数对蜂窝梁挠度的影响规律,比较在相同荷载工况下不同孔形蜂窝梁的挠度,总结蜂窝梁的挠度变化特点,并采用有限元计算结果验证所推导的蜂窝梁挠度计算式的正确性。     

蜂窝梁滞回性能研究

为了研究地震作用下蜂窝梁滞回性能、局部稳定性以及局部屈曲对蜂窝梁滞回性能的影响规律,采用试验研究与理论分析相结合的方法对蜂窝梁滞回性能进行研究。设计4根不同腹板高厚比的正六边形孔蜂窝简支梁试件,在简支梁中央施加低周往复荷载进行拟静力试验。通过试验得到不同腹板高厚比正六边形孔蜂窝梁的滞回曲线、骨架曲线、刚度退化曲线,计算相应的延性系数及耗能系数,分析其破坏过程和破坏形态,研究蜂窝梁的滞回性能和破坏机理。结果表明:腹板高厚比较大的正六边形蜂窝梁主要破坏方式为孔间腹板局部屈曲,屈曲会导致试件变形急剧增加,滞回性能迅速变差,造成试件承载力下降而破坏;腹板高厚比越大,腹板越容易发生局部屈曲变形,因此,在实际工程中蜂窝梁应该严格限制腹板高厚比。     

考虑组合效应的梁腹板开圆孔型节点抗震性能试验研究

为考察楼板组合效应对腹板开圆孔节点滞回性能、破坏机理、塑性铰形成位置的影响,设计并完成考虑组合效应的梁腹板板开圆孔型节点足尺试件的拟静力试验。通过试验现象,阐述试验试件破坏全过程,揭示该类节点的破坏机理。基于ANSYS分析平台,建立试验试件的有限元模型,数值模拟结果与试验结果的对比验证了有限元分析方法的合理性。结合以往试验获得数据,建立考虑组合效应开圆孔、不考虑组合效应开圆孔、不考虑组合效应不开圆孔等3种节点对比模型,讨论楼板组合效应对节点破坏形式、滞回性能、塑性区分布的影响。研究结果表明,组合效应对腹板开圆孔节点的性能影响不可忽略;选择合理的削弱参数,梁腹板开圆孔型节点可以达到塑性铰外移的效果。     

模拟岩石破坏过程的物理细胞演化力学模型

基于细胞自动机理论和遗传算法，提出了一种物理细胞演化力学模型(ECA)。该模型利用遗传算法搜索试验所得到的应力．应变曲线所对应的最佳能量耗散率，并且可以模拟岩石的非均质性、各向异性等特性；根据该模型得出的能量耗散率模拟得到的应力．应变曲线与试验曲线得到了很好地吻合。     

单元式建筑幕墙关键设计处理与施工技术

在单元式建筑幕墙的设计过程中,通过分析单元式建筑幕墙水平缝及垂直缝的设计原则,确定了外立面的分格布置;通过对幕墙主要构件(梁、柱)等细部设计,确保了幕墙质量。在单元式建筑幕墙的施工过程中,通过对最后一竖向单元板块采用合理的安装方法及平面布置,并选择适宜的垂直运输机具及吊装方法,确保了单元式建筑幕墙的安装质量。     

格型地下连续墙工作性状的离心模型试验研究

运用离心试验来模拟格型地下连续墙在砂土及黏土中的受力性状。在试验中,主要对墙体变形、墙体应力、土压力进行研究。结果表明:土质对于格型地下连续墙的受力变形性状影响很大,在黏土中试验的土压力、墙体弯矩、墙体变形都大于在砂土中的试验结果;由于有隔墙的存在,格型地下连续墙的整体位移模式类似于重力坝式的整体前倾;无论在黏土还是砂土中,在格型地下连续墙相同位置的内侧土压力基本都比外侧土压力大,前墙弯矩都较后墙要大,证实了前墙在实际工程设计中比后墙厚具有合理性;改变土体(由砂土改为饱和黏土)使得前、后墙的最大弯矩增加了近3倍。     

散粒体的自组织临界性与非均匀介质的元胞自动机模型

目前,普遍认为自组织临界性的发生与尺度效应和组织原则有关。尺度效应以各国开展的沙堆试验为基础,而组织原则未见有人讨论。首先,进行了不同级配的散粒体沙坡试验,发现散粒体自组织临界性与粒径的非均匀系数有关。随着非均匀系数的逐渐增大,散粒体呈现出不同的试验现象和统计结果,并且散粒体系统的动力行为由准周期到自组织临界性再到准周期进行演化。其次,设计了能够描述非均匀介质和体现非均匀系数的元胞自动机模型,即引入由于摩擦力造成的能量损耗作为表征沙粒表面不同粗糙度的物理量。通过调整能量损耗和半径的取值,可以进行不同非均匀系数、不同规模的元胞自动机数值模拟,其统计结果与真实散粒体沙堆试验相类似。通过沙堆试验和计算机模拟,发现组织原则与系统的鲁棒性和敏感性是否达到平衡有关。只有当非均匀散粒体维持整体的鲁棒性和敏感性的平衡时,才可能突破尺度局限,使大尺度的系统仍呈现自组织临界性;但当非均匀系数继续增大,使系统的鲁棒性占优,而敏感性消失或减弱,两者的平衡被破坏时,非均匀散粒体仍不能呈现自组织临界性现象。因此系统的鲁棒性和敏感性达到平衡是系统呈现自组织临界性现象的必要条件之一。     

超细灰对粉煤灰加气混凝土的增强效应

结合目前混凝土材料向绿色高性能化发展的方向 ,以超细粉煤灰作为加气混凝土配料以替代原状粉煤灰 ,配制出符合承重要求的加气混凝土。并借助XRD和SEM分析 ,着重研究了超细灰对高强混凝土制造工艺和力学性能的影响 ,探讨了超细灰在加气混凝土内部的作用机理。结果表明 :优化超细灰细度和选择适当的掺量不但可以有效利用工业废渣 ,而且还可以显著提高加气混凝土强度。     

扩高比对蜂窝框架抗震性能的影响

研究不同扩高比对蜂窝钢框架抗震性能的影响.以蜂窝式钢框架结构抗震性能试验为基础,利用有限元软件建立合理的有限元模型.对开孔形式相同的蜂窝梁采用不同腹板扩高比框架结构,并模拟低周反复荷载作用下的受力过程和破坏形式.得到了不同扩高比下蜂窝钢框架的滞回曲线、骨架曲线、刚度退化、延性等性能,并进行对比与分析.结果表明:开孔形式...     

岩体破坏演化的物理细胞自动机(PCA)(Ⅱ)——模拟例证

利用作者所建立的二维物理细胞自动机（PCA）对岩石破坏的不同力学行为进行了模拟验证，结果表明，物理细胞自动机（PCA）能有效地模拟岩石的力－变形关系，声发射演化等典型的力学特征。该模型对进一步研究岩体破坏的混沌性和自组织演化特征具有重要的应用价值。     

岩体破坏演化的物理细胞自动机(PCA)(Ⅰ)——基本模型

根据岩体的结构与破坏特征，建立了一种新的细胞自动机－－二维物理细胞自动机（PCA）的基本模型，由于该模型考虑了岩体材料的非均质性，非连续性和各向异性等特征，因此，可以有效地模拟岩体的破坏过程，该模型对进一步研究岩体的非线性特征具有重要的应用价值。