火灾下铝合金梁的温度响应及影响因素分析

铝合金材料为温度敏感性材料,其用于建筑结构时,须进行必要的抗火设计。文章确定了不同边界条件下铝合金梁临界温度的判别准则,考察了火灾下铝合金梁变形及内力的温度效应,研究了跨度等因素对铝合金梁温度响应及临界温度的影响。结果表明:常温及低温阶段,铝合金梁的位移随跨度的增加而增大,随温度的继续升高,其位移基本趋于一致;铝合金梁的轴向压力随跨度的增加而减小,而轴向拉力则随之增大;载荷类型对铝合金梁内力及变形行为的影响甚微;跨度对无轴力边界梁的临界温度影响较小,而对存在轴力边界梁的临界温度影响较大;不同边界约束条件下,简支梁的临界温度最低,且规范计算所得铝合金梁的临界温度偏保守。     

基于损伤机理的预应力混凝土梁振动频率研究

本文进行了两根无粘结预应力混凝土简支梁的动力试验,结果表明：随着预应力的增加,梁的频率逐渐增大,当预应力增加到一定程度时,梁的频率稍有下降。这与经典动力学理论中随着轴压力增加,梁自振频率减小的结论相反。本文从结构动力学的基本原理和损伤理论出发,对预应力混凝土梁的自振频率与预应力的关系进行了研究,利用损伤变量修正了预应力对混凝土弹性模量的影响,提出了基于损伤的预应力混凝土梁振动频率公式,计算结果表明：随着力筋预应力的变化,梁频率的变化趋势与试验结果一致,理论曲线与试验曲线符合较好,一阶频率的计算具有较高精度。在工程实践中,测出构件的振动频率即可根据本文提出的公式推算出其实际预应力的大小。     

体外束对波形钢腹板简支箱梁自振频率的影响

为研究体外束张拉对波形钢腹板简支箱梁自振频率的影响,基于弯曲振动微分方程,推导了自振频率解析公式,参考模型试验梁,考虑预应力张拉和复杂应力状态下的弹性模量修正,采用数值方法分析结构自振频率.分析表明,预应力张拉产生应力软化效应,引起结构刚度降低,波形钢腹板组合箱梁结构的频率降低;对于模型试验梁,预应力张拉对结构的刚度影响较小,但体外束预应力使得混凝土处于复杂应力状态,材料的弹性模量与单向应力状态下的弹性模量不同,体外束张拉可使波形钢腹板简支箱梁自振频率增大.     

含裂纹简支梁的非线性振动研究

研究含裂纹的简支梁在移动质量车辆模型作用下的非线性动力响应。根据哈密尔顿能量原理,考虑梁的几何非线性和裂纹处的释放能影响,推导出在移动质量车辆模型和含裂纹的简支梁相互耦合作用下车桥系统的非线性运动方程,利用数值方法求解方程。探讨了裂纹对简支梁桥非线性动力响应的影响,分析裂纹长度和位置变化,车速及车重等对裂纹损伤桥梁的非线性振动特性的影响。     

温度场对发动机静子系统振动特性影响

建立了某型航空发动机静子系统的模型,通过对其进行热分析获得了结构的稳态温度场,分别计算了常温下和温度场作用下静子系统的振动特性并进行对比分析。结果表明,考虑温度影响时,由于材料弹性模量随温度升高而降低,结构的固有频率减小而模态振型基本不变;结构响应的变化与激励频率有关,在某些频率下响应增加,在其它频率下响应减小。这种响应的变化在共振频率附近非常明显,因此分析静子系统的振动特性时不能忽略温度的影响。     

体外预应力加固简支梁自振频率计算

为了探索体外预应力简支梁自振频率变化的内在机理,基于结构振动基本原理和哈密尔顿原理,推导了偏心直线布筋的体外预应力简支梁自振频率计算公式。利用ANSYS建立有限元模型,并对其进行模态分析,分析结果表明:采用本文方法计算偏心直线布筋的体外预应力简支梁自振频率是可靠的,对揭示体外预应力简支梁自振频率的变化规律有重要意义。     

超音速偏航流作用下功能梯度材料板的振动与屈曲

为分析热荷载和超音速气流作用下偏航飞行的功能梯度材料板的振动与屈曲特性,基于复合材料薄板理论和考虑气流偏角影响的一阶活塞气动力理论建立了功能梯度材料板的气动弹性模型,用Galerkin方法求解其屈曲临界温度和自振频率,并通过数值算例分析了气流马赫数、气流偏角、材料组分指数、边厚比、边界条件等因素对功能梯度材料板屈曲临界温度及自振频率的影响.结果表明,屈曲临界温度和自振频率随气流马赫数的增大而增大,随环境温度升高而减小.另外,当气流偏角在一定范围内变化时,屈曲临界温度有较大的变化.     

无粘结预应力筋与简支梁耦合振动的特性

为了研究无粘结预应力梁振动特性,基于预应力筋和梁的分离式模型及其耦合振动特性,建立了预应力筋随梁耦合振动的张拉力变化时程方程和耦合振动特征方程。通过6根无粘结预应力钢筋混凝土梁电磁激振器扫频试验,测试了不同预应力条件下梁的基频。理论和试验的研究结果表明无粘结预应力对等值杆梁结构自振频率没有直接影响,但其布筋形态和预应力筋抗拉刚度影响梁自振特征值。     

偏心直线预应力筋简支梁自振频率计算方法

为了揭示偏心直线配置预应力筋情况下简支梁自振频率变化的内在机理,首先把预应力简支梁振动体系分解为预应力筋和简支梁梁体两个振动子系统,从结构振动的基本原理出发,分别建立了两个子系统的动力平衡方程;然后对子系统的振动方程进行耦合分析、处理,提出了偏心直线配筋情况下预应力简支梁的自振频率计算方法;最后将该方法与有限元方法的计算结果进行对比分析,验证了该方法的有效性和可靠性。     

基于Chebyshev-Ritz法分析多裂纹梁自振特性

基于弹性力学平面应力理论,利用Chebyshev-Ritz法分析多裂纹梁的自振特性. 根据裂纹情况将裂纹梁分成若干个梁段,用边界函数与第一类Chebyshev多项式的乘积构造各梁段的位移函数,具有很好的收敛性,能够适用于不同的几何边界条件. 用Ritz法得到各梁段的振动方程,根据各梁段之间的位移连续条件整合方程,建立整个裂纹梁的振动特征方程. 计算结果与有限元分析和相关文献数据吻合很好. 分析裂纹深度和位置对自振特性的影响. 随着裂纹深度的增大,裂纹梁的频率减小,振型的幅值变大,且影响的程度会受裂纹的位置影响.     

液体静压油膜-转台系统的模态分析及参数影响

为了使液体静压油膜-转台系统运行平稳,减小其振动,根据实际工程状况,建立了液体静压油膜-转台系统的有限元模型,并对系统进行了模态分析,研究了系统参数对系统振动频率的影响;并且,利用响应面方法得到了系统参数与振动频率之间的显式函数关系.结果表明:油腔个数、材料弹性模量和油膜刚度的共同作用对系统频率产生影响;材料弹性模量对系统低阶振动频率的影响较小,对高阶振动频率的影响较大;油膜刚度对系统低阶振动频率的影响会随着系统油腔数目的增多而增大.     

铝合金板-混凝土界面粘结-滑移性能双面剪切试验研究

铝合金板具有强度高、耐蚀性及延性好等优点,可用于潮湿、高寒等复杂恶劣环境中混凝土结构的加固,但铝合金板-混凝土的界面性能是影响铝合金板加固混凝土结构效果的关键。进行48个铝合金板-混凝土试件的界面双剪试验,分析铝合金板厚度、铝合金板粘结长度及结构胶种类对界面破坏机理、剥离承载力、粘结剪应力及滑移演化规律的影响。结果表明：增加铝合金板厚度、铝合金板粘结长度以及采用低弹性模量的结构胶能有效提高界面的剥离承载力,但铝合金板粘结长度应控制在有效粘结长度范围内;试件的滑移量随着粘结长度的增加而增大,且铝合金板越厚,试件的滑移量越小。将双直线模型、双曲线模型、Nakaba模型计算结果与试验结果进行对比分析,Nakaba模型与铝合金板-混凝土粘结滑移曲线整体吻合较好。     

矩形弹性中厚板的自由振动计算

文章以短梁函数作为矩形弹性中厚板自由振动的基函数系，运用Hamilton原理，求得其自由振动的固有频率，计算结果表明，精度较高．     

Dynamic behavior of reinforced concrete frame structure during construction

The effects of concrete’s time-variant elastic modulus,casting structural components,assembling temporary shoring framework system,and shock by operating construction equipment on dynamic behavior of the reinforced concrete frame structure during construction were investigated. The dynamic tests of an eight-storey reinforced concrete frame structure during full-scaled stages of the sixth storey construction cycle were carried out by ambient vibration. Natural frequencies,corresponding mode shapes and damping ratio were determined by power spectrum processing the tested signal data in frequency domain. The changes of frequencies,mode shapes and damping ratios at different construction stages were given. The results show that natural frequencies and modal damping ratios reach the maximum at stage of casting fresh concrete,especially for higher modes. Modal damping ratios at each construction stage are less than 5% of those during usage.     

基于四端参数分析的弹性基础隔振系统的导纳功率流

利用四端参数分析导纳功率流方法,研究板梁结构的振动功率流。由于梁和基础的弹性,输入系统和进入基础的功率流出现许多共振峰值,通过四端参数法的导纳功率流分析对比分析得到增大梁的弹性模量、梁高度,基础弹性模量、基础高度,以及减小隔振器刚度和损耗因子有利于减小进入基础的功率流。     

建筑用不锈钢的抗火性能

通过分析高温材料性能试验结果,描述了建筑用不锈钢在高温下的材料力学性能,并与建筑结构中常用的碳素钢及合金钢进行了比较.给出了不锈钢的弹性模量、屈服强度、抗拉强度等材料性能随温度折减的计算公式.提出了应变为应力函数的完整的不锈钢高温本构关系表达式,并与试验数据进行了比较.结果表明,与碳素钢和合金钢相比,不锈钢具有更为优越的抗火性能,在高温下不锈钢的材料性能折减系数更高;提出的计算公式基本正确地反映了不锈钢在高温下的材料性能折减规律;提出的本构关系表达式能够精确地描述不锈钢在高温下的完整应力 应变关系.     

高温状态下大理岩力学性能实验研究

采用电液伺服材料力学试验系统对常温~800℃高温作用下大理岩的力学性能进行了研究,考察了大理岩的全应力-应变曲线、峰值应力σp、峰值应变pε、弹性模量E等量的变化特征。结果表明:随受热温度升高大理岩的峰值应力和弹性模量不同程度上渐次降低,尤其是在不同温度段岩石强度降低具有突变性,而峰值应变不同程度渐次增长。800℃时大理岩的延性明显增强,应力达到峰值后,应变仍表现出缓慢增加特性,但最终大理岩破坏方式仍以脆断为主。研究结果一定程度上反映了大理岩在温度作用下内部结构变化的特征,可为相关岩体工程设计与研究提供参考。     

移动荷载下梁索组合结构瞬态响应分析

为验证波动理论在求解梁索组合结构自振特性和冲击响应问题中的适用性,初步探讨移动荷载下弹性波在结构中的传递特征,从铁木辛柯梁的横向振动微分方程和拉索的纵向波动方程出发,推导了移动荷载作用下梁索组合结构的动力学响应函数,通过构造回传路径矩阵,得到结构响应的波动解。为解决传统回传路径矩阵法（MRRM）在计算弯曲波传递过程中回传路径矩阵求逆困难的问题,基于离散傅里叶变换思想(DFT),推导出结构瞬态响应的级数解,用试验和有限元数值算例对改进后的MRRM法进行验证。结果发现,在30km/h的车速下,本文算法计算得到的跨中最大动应变和有限元结果偏差为5%,与试验结果相比偏差8%;40km/h的车速下,理论最大值与有限元偏差为4%,与试验结果相比偏差9.8%。最后,以梁索组合结构为研究对象,本文算法计算得到的结构前五阶自振频率与有限元结果最大偏差为0.29%,前二阶自振频率偏差为0%。进一步分析移动荷载下,梁索组合结构的波动响应特点,将理论结果与有限元数值结果进行比对,结果具有较高的吻合度。可推知,本文算法在计算移动荷载下桥梁结构的瞬态波动响应方面具有较高的可靠性。通过结构频谱分析,发现移动荷载下,铁木辛柯梁中弯曲波主要为频率分量低于结构2倍自振频率的低频响应。进而在改进后的MRRM基础上,探索基于结构自振特性的频域合理选取准则,进一步提高MRRM法求解波动响应的计算效率。     

考虑蒙皮效应的雷达罩结构受力性能试验

为研究蒙皮对雷达罩铝合金骨架整体稳定性能的影响,针对一跨度5.8 m,矢高4.3 m的雷达罩进行了静力加载试验研究,采用自行设计的多级分配梁加载体系对雷达罩进行多点同步分级加载,分别考虑了全部覆盖蒙皮、部分覆盖蒙皮和纯骨架3种工况.试验结果表明:由于蒙皮对铝合金构件起到侧向支撑作用,避免了构件过早产生绕弱轴的弹性失稳,从而使结构整体稳定承载力显著提升;即便是在少量蒙皮单元缺失的情况下,结构整体稳定承载力仍较纯骨架工况高很多.因此在进行此类结构设计时,应考虑蒙皮与骨架的协同工作性能,可更好地解决结构安全性与电磁透明性的难题.