G550高强冷弯薄壁槽钢受弯构件力学性能与设计方法

为了研究高强冷弯薄壁槽钢受弯构件的力学性能和设计方法,对3种板件加劲形式的G550高强冷弯薄壁型钢槽形截面受弯构件进行了试验研究和有限元参数分析。结果表明,板件加劲形式对高强冷弯薄壁槽钢受弯构件屈曲模式和受弯承载力有显著影响,翼缘V形加劲比腹板V形加劲能够更有效地提高构件抗弯承载力,构件抗弯承载力的变化规律与屈曲模式有关。根据有限元参数分析结果,在已有直接强度法基础上回归出适用于高强冷弯薄壁槽钢受弯构件的直接强度法修正公式。     

卷边薄壁槽钢偏压构件直接变形计算方法

为建立薄壁构件整体弯曲变形的简化计算方法,针对对称轴平面内偏心受压的单轴对称冷弯薄壁型钢构件在弯矩作用平面内的整体弯曲变形,开展了直接变形计算方法(DDM)的探索性研究.分析了荷载偏心距、构件长度、壁厚等参数对截面高宽比为2.0的直角卷边槽钢、斜卷边槽钢和复杂卷边槽钢偏压构件整体弯曲变形的影响.结果表明:参数对整体变形的影响各不相同,尚未找到较为一致的规律将它们综合考虑后建立统一的DDM简化计算公式.对其中部分情况下偏压构件整体变形的直接计算方法进行了初步探索,并提出了相应的变形计算建议公式.     

冷弯薄壁型钢门式刚架极限承载力影响因素

为研究冷弯薄壁型钢门式刚架极限承载力,提出梁-弹簧单元模拟冷弯薄壁型钢门式刚架节点工作性能和考虑构件初始几何缺陷影响的有限元模拟分析法,研究冷弯薄壁型钢门式刚架在竖向荷载作用下的变形性能及破坏特征。对已有冷弯薄壁型钢门式刚架试验模型进行模拟分析的结果显示,有限元计算结果与试验结果吻合较好。通过改变构件的腹板厚度和翼缘宽度、节点板厚度、刚架梁坡度、柱脚刚度等因素计算刚架极限承载力,计算结果表明,增大前述各个参数值均可以提高冷弯薄壁型钢门式刚架的极限承载力。     

带铅阻尼器冷弯薄壁型钢组合墙抗震性能试验

锁铆或自攻螺钉连接的冷弯薄壁型钢组合墙在低周往复加载试验中,滞回曲线“捏拢”现象较为严重、耗能能力较差.为减轻地震作用下冷弯薄壁型钢组合墙的破坏,提高结构体系的耗能能力,提出了一种带有铅阻尼器的冷弯薄壁型钢组合墙结构体系,并基于冷弯薄壁型钢组合墙的角部连接方式、面板铆钉间距及种类3种变量对其进行抗震性能试验研究.试验结果表明:加入铅阻尼器后,基于锁铆或自攻螺钉连接的冷弯薄壁型钢组合墙结构体系在低周往复荷载作用下,变形能力和耗能能力均有大幅度提升,刚度退化趋于平缓,损伤指数有较明显的降低,破坏形态也得到优化,但屈服荷载及峰值荷载略有降低;其次减小铆钉间距后,组合墙的屈服荷载、峰值荷载、峰值位移、抗剪强度得到一定程度的提高,但能量耗散系数差别不大;同时基于锁铆连接的冷弯薄壁型钢组合墙的屈服位移、屈服荷载、峰值位移、峰值荷载也明显高于基于自攻螺钉连接的冷弯薄壁型钢组合墙,延性及能量耗散系数相差不大.     

多层冷弯薄壁型钢结构住宅抗震性能分析

运用有限元分析软件SAP2000建立了不同层数的冷弯薄壁型钢结构住宅三维空间整体模型,分析了冷弯薄壁型钢结构住宅在抗震设防烈度为7、8度时的结构响应。结果表明,冷弯薄壁型钢结构整体性较好,层间位移角的峰值符合我国现行规范要求。在8度及以下抗震设防地区,所构建的冷弯薄壁型钢结构住宅体系可建到6层,限制高度为18m。     

多点冲击荷载作用下单层球面网壳试验研究

为研究网壳结构在多点冲击荷载下的动力性能,本文通过对K6型单层球面网壳进行多点弹性冲击试验研究,分析冲击过程关键杆件动应变峰值,关键节点位移峰值及加速度时程曲线,发现冲击点数量和冲击位置对网壳结构冲击区的动力响应影响较大。通过ANSYS/LS-DYNA建立了试验模型的等尺寸模型,综合对比试验与数值模拟结果发现:模拟结果与试验结果吻合较好,结构动力响应变化趋势相同。研究发现:随着冲击点数的增加,网壳冲击区的应变、位移及加速度逐渐增加;在相同的冲击点数量及冲击速度下,冲击点越集中,网壳结构冲击区的应变、位移及加速度越大;当冲击点数量一定时,冲击点距离网壳结构顶点越远,网壳结构冲击区的位移越小。     

闭口薄壁杆件受碰撞的振动方程求解

基于薄壁杆件理论、能量泛函变分原理和闭口薄壁杆件翘曲函数的特征,推导了闭口薄壁杆件的双向弯扭耦合动力方程,此方程可退化为Bernoulli-Euler梁弯扭耦合动力方程.根据结构的边界条件、连续条件和碰撞接触平衡条件,采用Laplace积分变换和逆变换方法求解闭口薄壁杆件受碰撞的动力方程,获得了闭口薄壁杆件的各种瞬态动力响应.将结果与Bernoulii-Eurler薄壁梁理论结果相比较,计算结果表明:考虑剪切变形对冲击力和扭转角的影响不大,但对位移的影响比较显著.     

冷弯薄壁方钢管混凝土柱的非线性有限元分析

为了研究设肋方式、钢管厚度、钢材强度和混凝土强度对冷弯薄壁方钢管混凝土组合柱力学性能的影响,本文采用ABAQUS有限元程序,对冷弯薄壁方钢管混凝土组合柱进行非线性有限元分析,计算和分析了冷弯薄壁方形钢管混凝土组合柱轴压时的荷载-变形全过程关系曲线。给出了有限元计算中钢材和混凝土本构关系模型、钢管及其核心混凝土之间界面模型等确定方法,分析在轴压作用下四种不同截面形式的冷弯薄壁方钢管混凝土组合柱的力学性能和破坏模态,理论计算结果与试验结果吻合较好。研究表明,设肋能有效改善冷弯薄壁方钢管混凝土组合柱的力学性能,与不带肋截面钢管混凝土构件相比,四边肋截面钢管混凝土构件的轴压承载力提高了9.4%~14.8%,十字肋截面钢管混凝土构件提高了18.7%~39.9%,而空钢管构件降低了65.3%~89.7%。同时,混凝土强度和钢管厚度对冷弯薄壁方钢管混凝土柱的轴压承载力影响较大。     

槽钢冷弯成型的有限元数值模拟

利用ANSYS/LS-DYNA软件对冷弯成型过程进行了数值模拟,找到了成型道次对槽钢冷弯成型扭曲的影响原因,理论分析与仿真结果基本一致。     

腹板开孔冷弯薄壁钢轴压构件畸变屈曲承载力试验研究

对26根屈服强度235MPa腹板开圆孔冷弯薄壁型卷边槽钢截面轴压构件进行畸变屈曲承载力试验研究,分析了构件屈曲模式和极限承载力,采用国家规范GB50018—2002《冷弯薄壁型钢结构技术规范》计算构件承载力、非线性有限元数值模拟结果与试验结果进行分析比较。在此基础上,对腹板开孔冷弯薄壁型钢截面轴压构件的承载力合理计算模式进行研究。结果表明,对于中等长度腹板开孔冷弯薄壁型钢截面轴压构件主要出现畸变屈曲模式;腹板开孔在对构件畸变屈曲稳定承载力有一定的降低作用,采用折减构件有效截面面积的方法可计算开孔构件的畸变屈曲稳定承载力。     

OSB板纹理对连接性能的影响

针对定向刨花板水平和垂直纹理会对冷弯薄壁型钢C型骨架柱连接力学性能产生影响的问题,进行了10个定向刨花板与冷弯薄壁型钢C型骨架柱静力拉伸试验,分析了定向刨花板的水平、垂直纹理对破坏形式、连接刚度及极限承载力的影响.结果表明:垂直纹理试件呈现纤维撕裂破坏,承载力比水平纹理试件高约10%;水平纹理试件为木质纤维剪切破坏,连接刚度比垂直纹理试件高约8%.试验为冷弯薄壁型钢-定向板结构设计提供了设计参考.     

基于极限荷载准则计算薄壁型钢轴心压杆整体稳定

基于极限荷载准则,直接考虑在冷弯残余应力、初弯曲综合影响下,研究冷弯薄壁型钢轴心受压构件整体稳定的极限状态设计方法.结合冷弯薄壁卷边角钢截面的计算结果,与试验结果和冷弯薄壁型钢结构技术规范(GB50018 2002)中轴心压杆整体稳定的计算结果进行对比分析,证明所提计算方法正确可行.     

逆断层活动引起湿砂沉积层破坏特征的模型试验研究

通过地质力学模型试验研究了逆断层活动在沉积层中的传播模式、以及引起沉积层变形和破裂的特征。试验中采用数字散斑相关方法计算沉积层表面变形的位移场,并采用高精度数码摄像系统捕捉和记录活动断层在沉积层中的破裂扩展过程。逆断层在沉积层中向上扩展时形成了一个剪切带,且断层倾角越小,沉积层中的剪切带就越宽;而基岩断层的抬升位移和滑...     

锁铆连接在模块化装配式冷弯薄壁型钢结构中应用可行性研究

为了解决锁铆技术在装配式冷弯薄壁型钢结构中应用的问题,采用5种常见厚度的冷弯薄壁型钢锁铆连接及自攻螺钉连接进行了抗剪性能、抗拉性能对比试验;以自攻螺钉连接的性能为标准,依据抗剪与抗拉的承载力、刚度、延性、变形量等性能指标分析了锁铆连接力学性能的可行性;基于冷弯薄壁型钢结构房屋工地建造方式及锁铆连接工艺的特殊性,分析了锁铆连接施工可行性.研究结果表明:同等情况下,锁铆连接的抗拉性能指标及抗剪承载力、抗剪刚度、剪切延性均优于自攻螺钉连接,尤其抗剪刚度优势显著,但剪切变形相对较小;锁铆连接应用于非抗震结构中可行性较大,对于有抗震需求的结构可行性有待进一步验证;锁铆仅适用于工厂生产加工的模块化装配式冷弯薄壁型钢结构体系,且被连接的钢板组合厚度不宜大于4 mm.     

风吸力作用下仅考虑扭转约束的Z形和C形檩条弹性弯扭屈曲

采用开口薄壁构件理论,在忽略屋面板对檩条侧向约束的条件下,根据上翼缘受扭转约束简支檩条的线性总势能方程,应用变分法推导无支撑Z形和C形檩条在风吸力作用下的扭转角及位移表达式.考虑屈曲前应力在檩条弯扭屈曲变形过程中产生的非线性应变能,根据其弯扭总势能方程,采用势能驻值原理推导无支撑Z形和C形檩条的临界弯矩表达式.扭转角、位移和临界弯矩表达式与采用ANSYS板壳单元建模的计算结果对比,吻合较好,表明理论公式精度较高,可用于工程设计.     

General regularity of dynamic responses of slopes under dynamic input

Through lots of numerical simulations with FLAC3D, dynamic responses ofslopes are comprehensively studied in this paper and the general regularities of theisoline of the coefficient of the displacement, velocity and acceleration of the slope sectionare reached. Given a certain material slope, if the height of the slope is less than a certain value, the displacement, velocity and acceleration linearly enlarge with elevation in thevertical direction; if the height of the slope surpasses the certain value, the displacement, velocity and acceleration do not linearly enlarge with elevation any more, on the otherhand, they fluctuate with a certain rhythm. At the same time, the rhythm appears in thehorizontal direction, and the displacement, velocity and acceleration of the slope surfaceenlarge near the slope surface. The distribution form of the isoline of the coefficient of displacement, velocity and acceleration in the section of the slope is remarkably affectedby the slope angle. In the certain area near the slope surface, the isoline of displacement, velocity and acceleration is parallel to the surface of the slope; in the mean time the strike direction of the extremum area is parallel to the surface of the slope, too. The charts of the slope dynamic responses can be depicted with two indexes, one is the strike direction ofthe isoline, and the other is the number of the rhythm extremum area of the directionparallel to the surface of the slope.     

锈蚀冷弯薄壁型钢板材力学性能退化规律

为了研究锈蚀对冷弯薄壁型钢和热轧钢材料力学性能的不同影响,通过对工业环境下服役多年的冷弯薄壁C型钢进行拉伸试验,借助3Dscan手持式激光扫描仪得到腐蚀钢板表面形貌,探讨了锈蚀程度对其材料力学性能的影响。将试验结果与锈蚀热轧钢进行对比分析,比较了锈蚀对两种钢材表面形貌、断口形式、应力-应变曲线、力学性能指标的不同影响。研究结果表明:锈蚀冷弯薄壁型钢三维粗糙度参数S_a、S_q随锈蚀率的增大而呈现逐渐增大趋势,且增长速率高于热轧钢;锈蚀冷弯薄壁型钢的弹性模量、屈服强度、极限强度和极限应变均随着锈蚀率的增大呈线性下降,但伸长率随锈蚀率的增大呈二次曲线下降;同等锈损深度下,冷弯薄壁型钢的弹性模量、屈服强度、极限强度、极限应变和伸长率的下降速率均大于热轧钢,证明了锈蚀对冷弯薄壁型钢力学性能的影响高于热轧钢。