T形截面外包钢组合梁抗弯强度的数值模拟

目的 探讨T形截面外包钢组合梁的数值分析模型以及分析方法,并采用该模型分析其受弯特性.方法 基于ANSYS程序,以所进行的简支外包钢组合梁受力性能试验为依据,建立了外包钢组合梁的非线性有限元模型,建模时重点解决了选用混凝土非线性本构关系,钢筋、混凝土以及外包钢梁分离式建模方法、钢梁与混凝土粘结滑移关系的处理等关键性技术问题.运用该模型对T形截面外包钢组合梁受力和变形从加载到破坏的全过程进行了分析.结果 分析了试验现象和关键的试验结果,模拟得到了组合梁极限承载力、挠度、钢梁及混凝土应力应变.将计算数据同试验结果进行对比,具有较好的一致性.结论 建立的有限元模型能合理分析外包刚组合梁的受力特性.     

预应力部分外包组合梁有限元模拟分析

基于已完成的6根施加预应力和2根未施加预应力的普通部分外包组合梁在静力荷载作用下的性能试验,应用ABAQUS有限元软件对预应力部分外包组合梁进行几何非线性分析,对承载力和挠度等力学性能进行深入探究.结果表明:随着预应力水平、截面高宽比的增大,组合梁的极限承载力和抗裂度显著提升,正常使用状态下的挠度有一定减小,但是截面宽高比和预应力水平的变化对试验梁延性的影响有限.组合梁的承载力及挠度模拟值与试验值、计算值的吻合程度较高,受力全过程的荷载位移曲线基本相似,说明以ABAQUS软件来模拟预应力部分外包组合梁是切实可行的.     

预应力钢与高强混凝土组合梁有限元分析

目的研究预应力钢与高强混凝土组合梁从加载到破坏的全过程，分析其力学性能，为工程应用提供可靠的理论依据．方法采用大型有限元软件ANSYS，对预应力钢与高强混凝土组合梁进行了空间非线性分析，在组合梁的有限元模型中，钢梁采用壳单元，混凝土采用体单元，混凝土中的普通钢筋通过单元实常数确定，预应力钢筋采用线单元，预加应力通过单元实常数确定。采用弹簧单元考虑了混凝土翼缘板同钢梁间的滑移；采用非线性材料本构模型关考虑了钢材和混凝土的材料非线性特性．结果计算得到了组合梁在不同加载状态的应力、应变，荷载一变形曲线，预应力钢筋增量曲线，滑移沿梁长分布曲线等，并与试验研究进行了比较．分析表明，高强混凝土和钢材的强度都得到了充分发挥．结论计算结果与已有试验结果较为吻合，因此，可以利用有限元方法研究组合梁的工作性能，代替部分试验研究．     

钢与高强混凝土组合梁变形数值计算分析

针对钢与高强混凝土组合梁本身结构及受力性能的复杂性,以数值积分方法为基础,考虑材料非线性,提出了一个钢与高强混凝土组合梁从加载至破坏的全过程非线性分析模式,研制计算程序,给出其荷载与变形的关系曲线,并对其进行全过程非线性分析,更进一步明确组合梁不同受力阶段的工作特性,为其非线性设计方法提供理论分析手段.     

预应力混凝土梁受力全过程有限元分析

采用考虑材料非线性的有限元方法,选取适当的混凝土、普通钢筋和预应力筋的本构关系和单元类型,对6根预应力混凝土梁的受力全过程变形性能进行了非线性有限元分析,获得了梁的跨中弯矩-挠度曲线,受压边缘混凝土和预应力筋的荷载-应变曲线以及屈服位移、极限位移和位移延性系数等计算成果,与试验成果对比符合良好表明,基于ANSYS程序建立的有限元数值模型用于研究预应力混凝土受弯构件的变形性能是可行的.     

用弯矩曲率法分析预应力钢-混凝土组合梁的钢索受力状态

由于体外预应力组合梁在受力过程中预应力钢束的长度发生较大幅度的变化,所以必须考虑预应力钢束在受力过程中应力的变化。作者提出的弯矩曲率法能够较好地模拟预应力组合梁的受力过程,能以较少的计算工作量有效地计算梁在极限状态的应力及变形,准确地计算出预应力钢束的应力变化。与用有限元进行分析计算相比可知:用有限元计算时,在进入塑性阶段以后,每级荷载的计算时间大约为 1 h,并且计算有可能不收敛;而采用弯距曲率法计算大约只需3 min左右(极限荷载的计算大约需要20 min),且没有不收敛的现象发生。     

用弯矩曲率法分析预应力钢-混凝土组合梁的钢索受力状态

由于体外预应力组合梁在受力过程中预应力钢束的长度发生较大幅度的变化，所以必须考虑预应力钢束在受力过程中应力的变化。作者提出的弯矩曲率法能够较好地模拟预应力组合梁的受力过程，能以较少的计算工作量有效地计算梁在极限状态的应力及变形，准确地计算出预应力钢束的应力变化。与用有限元进行分析计算相比可知：用有限元计算时，在进入塑性阶段以后，每级荷载的计算时间大约为1h，并且计算有可能不收敛；而采用弯距曲率法计算大约只需3min左右(极限荷载的计算大约需要20min)，且没有不收敛的现象发生。     

用弯矩曲率法分析预应力钢-混凝土组合梁的钢索受力状态

由于体外预应力组合梁在受力过程中预应力钢束的长度发生变化的幅度较大，所以必须考虑预应力钢束在受力过程中应力的变化。作者提出的弯矩曲率法能够较好地模拟预应力组合梁的受力过程，能以较少的计算工作量有效地计算梁在极限状态的应力及变形，准确地计算出预应力钢束的应力变化。与用有限元进行分析计算相比可知：用有限元计算时，在进入塑性阶段以后，每级荷载的计算时间大约为1h，并且计算有可能不收敛；而采用弯距曲率法计算大约只需3min左右(极限荷载的计算大约需要20min)，且没有不收敛的现象发生。     

钢-混凝土组合梁变形及滑移有限元分析

根据钢-混凝土组合梁的特点，介绍了钢一混凝土组合梁受力时采用有限元分析的原理，推导了剪力连接件的单元刚度矩阵表达式，建立了连接件的非线性有限元模型．采用大型有限元软件ANSYS作为仿真分析工具，对均布荷载作用下的钢-混凝土简支组合梁在不同剪力连接程度下的应力、变形和滑移进行了分析．分析结果可以指导实际工程中对组合梁设计的连接程度的选择．     

体外预应力钢-钢筋混凝土组合梁非线性有限元数值模拟研究

预应力钢-钢筋混凝土组合梁具有刚度大、承载力高、延性好等特点,比传统的普通钢-混凝土组合梁具有更明显的技术经济效益和社会效益,应用也越来越多.为此,在采用合理的材料本构关系及有限元单元形式的基础上,开发出了用于预应力钢-钢筋混凝土梁非线性有限元分析的数值模拟软件,并通过算例进行了分析验证,证明了合理性.得到了一种新型处理本领域研究的数值模拟方法.     

点支式玻璃建筑单层索网体系的动力特性分析

点支玻璃建筑单层索网体系是一种几何非线性较强的柔性张拉结构,其刚度受索中预应力影响较大。目前专门针对该结构动力特性方面的研究尚不多见。阐述了索网这种柔性预应力结构动力特性分析的特点,编写了相应的有限元程序,对索网自振特性的重要影响因素即几何非线性和预应力进行了研究,表明忽略几何非线性会使结构计算结果产生极大偏差。索网的自振频率与预应力呈非线性关系,几何非线性和预应力对索网的自振特性的影响具有协同性。     

板壳结构屈曲分析的非线性有限元法

为进行板壳结构的屈曲分析。采用三维退化曲壳元离散板壳结构，在TL列式下了考虑双重非线性的单元切线刚度矩阵，提出采用罚单元法处理结构加载边的位移的约束条件。应用所编制的程序，进行了平板、曲壳以及板式门架的双重非线性屈曲分析。对比分析表明了方法的可靠性和有效性。     

板壳结构屈曲分析的非线性有限元法

为进行板壳结构的屈曲分析.采用三维退化曲壳元离散板壳结构,在 TL 列式下推导了考虑双重非线性的单元切线刚度矩阵,提出采用罚单元法处理结构加载边的位移约束条件.应用所编制的程序,进行了平板、曲壳以及板式门架的双重非线性屈曲分析.对比分析表明了方法的可靠性和有效性.     

斜盘压缩机两级压缩与单级压缩综合性能比较

讨论了大型压缩机中广泛应用的分级压缩在小型斜盘压缩机中的应用，采用MATLAB程序得出活塞受力规律，计算一个热力循环过程中的压-焙值变化大小，从动力性能、制冷功率消耗等方面对斜盘压缩机两级压缩与单级压缩进行比较，得出两级压缩比单级压缩受力更小、节省功耗，从而得出两级压缩具有更好的综合性能的结论．     

定侧压混凝土双轴变幅拉-压疲劳累积损伤研究

为了调查混凝土在双轴拉-压交变荷载作用下的疲劳性能和累积损伤规律,利用改造的MTS疲劳试验机对变截面棱柱体混凝土试件进行了定侧压下轴心拉-压单级等幅和多级高-低、低-高变幅疲劳试验．总结了实测等幅与变幅疲劳应变与变形模量的衰减规律,基于疲劳变形模量定义了损伤变量,拟合试验结果得到了两阶段的损伤演化方程,依据损伤演变与损伤状态、加载条件间的相关性,建立了相应的疲劳累积损伤模型,并给出了利用本文模型进行疲劳损伤分析和剩余寿命预测的方法．模型预测的剩余寿命与实际试验结果的对比验证了模型的精度与有效性．     

混凝土多级等幅疲劳的变形发展规律试验研究

首先试验验证和揭示了混凝土单级和两级等幅疲劳损伤（变形）发展三阶段规律的普遍性和级间相似性。其次,根据混凝土疲劳变形发展三阶段规律的具体特征以及考虑变幅增量与当前损伤状态的耦合效应,由试验数据得到了单级和两级等幅疲劳损伤第二阶段规范化疲劳变形及其发展速率的经验公式;最后将上述公式推广到了混凝土的多级等幅疲劳的情况。     

离心钢管混凝土轴压构件的有限元分析

为进一步研究离心钢管混凝土构件的作用机理，在钢-混凝土组合结构滑移试验结果的基础上，提出考虑滑移影 响的离心钢管混凝土（CCFT）轴心受压极限承载能力的三维有限元模型.该模型采用非线性弹簧单元来模拟钢管与混凝土 接触面处的三向滑移，同时在计算模型中分别反映出了离心混凝土与钢管的非线性特性，对CCFT轴心受压构件在轴向荷 载作用下极限承载能力进行了分析，得到了离心钢管混凝土在轴压状态下结构、钢管与离心混凝土的全过程曲线，计算 结果表明：理论结果与试验结果吻合良好，同时模型能很好地模拟钢管和混凝土两种材料在受力过程中相互间的黏结作 用机理.     

不规则截面钢筋混凝土梁柱单元模型及应用

为了更好地研究钢筋混凝土梁柱结构的非线性力学性能,建立考虑材料非线性和几何非线性耦合的钢筋混凝土梁柱单元模型.基于杆件分析的平截面假设和截面高斯积分法,应用钢筋和混凝土材料本构关系非线性,推导出不规则截面钢筋混凝土梁柱单元的截面刚度矩阵,进而通过虚功原理建立钢筋混凝土梁柱单元切线刚度矩阵;并采用弧长增量迭代法求解非线性方程组,编制不规则截面钢筋混凝土梁柱结构的数值分析程序.对规则和不规则截面钢筋混凝土框架进行了非线性全过程分析,理论分析结果与试验结果比较,吻合较好.表明所建立的钢筋混凝土梁柱单元模型适用于钢筋混凝土梁柱结构的非线性力学分析;由于采用截面高斯积分法,对不规则截面的梁柱结构计算显得十分便捷.     

冷弯薄壁型钢C型构件滞回性能

对7根冷弯薄壁型钢C型构件进行了竖向常轴力作用下,水平循环荷载加载试验,以探索冷弯薄壁型钢C型构件滞回性能特点及其影响因素.试验反映了轴压比、截面宽厚比对试件破坏形式,能量耗散等滞回性能相关参数的影响.还重点研究了组合效应对滞回性能的改善作用.试验结果表明:大轴压比对试件的滞回性能有极大的削弱作用;试件通过组合,滞回性能得到一定的改善.此外,建立了有限元数值模型,考虑几何和材料非线性,将分析结果与试验进行对比分析,验证了试验结果的正确性,得到过早出现局部屈曲是构件破坏关键原因的结论.最后,总结了冷弯薄壁型钢的滞回性能特点,对其在结构体系中的应用提出了建议.     

混凝土自锚式悬索桥的极限承载力研究

全面考虑结构的材料非线性和几何非线性，通过对一座跨径160m混凝土自锚式悬索桥进行全过程非线性分析，得到了结构的极限承载力。同时研究了材料非线性、加栽方式、约束条件对结构极限承载力的影响。结果表明，混凝土自锚式悬索桥的弹塑性极限承载力远小于弹性极限承载力，中跨加载情况的极限承载力与全桥加载情况相差不大，但主缆锚固端主梁的约束情况对结构的极限承载力影响较大。