三边固支一边自由混凝土矩形薄板的热弯曲

为了得到温度作用下三边固支一边自由混凝土矩形薄板的挠度和弯矩解析解。该文基于薄板的小挠度理论和叠加原理,考虑横向变温情况,将温度作用下的三边固支一边自由矩形薄板看作是面内温差作用下的三边简支一边自由的矩形薄板和相邻三边作用弯矩的三边简支一边自由矩形薄板的叠加。首先,通过在自由边界上试设具有待定参数的挠度函数,采用李维解法,推导出三边简支一边自由矩形薄板在自由边界挠度函数作用下的解析解;其次,推导出温度作用下三边简支一边自由矩形薄板的解析解;再之,利用相邻三边弯矩作用下四边简支矩形薄板的解答,推导出相邻三边弯矩作用下三边简支一边自由矩形薄板的解答;最后,采用叠加原理得出横向变温作用下三边固支一边自由矩形薄板的挠度和弯矩解析解,并利用MATLAB编制程序得到横向变温作用下三边固支一边自由矩形薄板的计算系数用表,从而为以后工程结构中三边固支一边自由混凝土矩形薄板在热环境下的设计计算提供了理论依据。     

火灾下邻边简支邻边固支双向板极限承载力的能量计算法

对2个足尺邻边简支邻边固支钢筋混凝土双向板试件进行了抗火试验,介绍了试验炉及试件设计、试验方案及观测内容和方法,描述了试验现象、裂缝及邻边简支邻边固支钢筋混凝土双向板的破坏特征,研究了受火过程中沿板厚度的温度场分布规律及板的竖向和水平变形,分析了受火过程中固支边的内力重分布;试验结果表明,未受火面裂缝最终形成半椭圆形破坏模式。在试验基础上,给出了火灾作用下邻边简支邻边固支钢筋混凝土双向板极限承载力的新能量法计算模型,该模型假定火灾作用下板的张拉薄膜效应在塑性铰线形成后出现,且张拉薄膜效应为塑性铰线上屈服钢筋伸长所做塑性功提供。该模型计算结果与试验结果吻合很好,而基于塑性铰线理论的传统能量法计算值偏保守。     

具有内支座的钢筋混凝土环板的极限分析和设计

本文对钢筋混凝土环板进行了承载力极状态分析，提出了具有内支座的简支，固支环板极限状态下的内力计算公式，并进行了配筋计算。     

三边简支一边固支矩形薄板动力屈曲解析解

根据板的动力平衡方程和压缩波前附加约束方程,基于双特征参数法和应力波理论,求解了三边简支一边固支矩形薄板在面内轴向冲击载荷作用下动力屈曲位移的解析解。揭示了矩形薄板动力屈曲过程中板的厚宽比、屈曲模态、冲击载荷大小和临界屈曲长度之间的关系。计算结果表明,由于横向惯性效应的存在,动力屈曲的临界载荷要比静力屈曲的大得多。     

不同边界条件下波纹夹芯板的自由振动特性

波纹夹芯板作为一种特殊的复合材料结构,边界条件对其振动特性有重要影响。根据不同剪切方式下的剪切变形理论和基尔霍夫经典板理论(CLPT),利用Hamilton原理建立波纹夹芯板的动力学方程。其中,波纹芯层等效成各向异性均质体。根据四边简支、四边固支、对边简支和固支、一边固支三边简支的边界条件,推导出位移形式的偏微分动力学方程。求解得到波纹夹芯板在不同边界条件下自由振动的固有频率,与有限元仿真结果进行对比,验证了理论结果的正确性。在此基础上,基于指数剪切变形理论(ESDT),分析了不同边界条件下波纹夹芯板的基频随材料参数和结构几何参数的变化规律。结果表明,材料和几何参数对不同边界条件下波纹夹芯板的振动特性有重要影响。相关研究结果将对波纹夹芯板在工程应用中的减振设计及优化分析提供一定的理论依据。      

矩形板边界支撑优化设计

采用瑞利-里兹法分析、计算矩形板附加弹性铰(简)支撑的最小刚度和最优支撑位置,使板的第一阶固有频率达到原结构的第二阶频率。矩形板仅有一边固定(固支或简支),其他边自由,弹性支撑位于固定边相对的自由边界上。由振动系统能量泛函取极小值原理,构建特征频率方程,利用拉格朗日乘子施加最优支撑位置应满足的设计条件。算例结果表明,该文提出的方法是可靠的,能得到满意的结果。     

边界配点法解中厚板弯曲问题

采用边界配点法解决具有剪切变形的矩形板的弯曲问题,既有效地利用解析法分析的成果,又发挥了离散计算方法的优点,本文给出在均布荷载作用下四边简支,四边固定,两对边简支另两对边固支等边界条件的算例表明:本法的精度高,计算工作量少,能用微型机解决问题,具有工程实用价值,对于其它支承条件、荷载情况,文内提出了求解的途径。     

静磁力作用轴向运动铁磁薄板非线性固有振动

针对面内轴向运动铁磁矩形薄板,研究静磁力作用且具有不同边界约束非线性系统的固有振动问题。根据电磁理论给出铁磁矩形板在外加磁场环境下所受的磁化力;基于动能和应变能的表达形式,应用哈密顿变分原理,推得轴向运动铁磁薄板的磁弹性非线性振动方程。考虑四边简支、对边简支对边自由、对边简支对边夹支的三种不同边界约束类型,通过伽辽金法进行离散,得到横向常磁场作用下薄板的非线性常微分振动方程,确定静磁力作用下板的静挠度。应用KBM法求解,得出非线性自由振动系统的位移解析解和固有频率表达式。应用Matlab软件进行数值计算,绘制了固有振动随轴向速度、磁场强度、初值等的变化规律,并进行了对比分析。结果表明：固有振动频率随轴向速度和磁场强度的增加而减小;振动频率与初值有关且随初值的增加而增大,非线性特征明显;不同材料和不同边界条件直接影响着板所受的静磁力和静挠度。     

考虑扭矩影响的四边简支矩形板内力分析及配筋修正

混凝土四边简支矩形板一般是基于弹性薄板小挠度理论求出跨中弯矩布置板底钢筋,支座设置构造钢筋.该文基于弹性薄板小挠度理论,求解了板内扭矩分布.由分析可知,四边简支矩形板内具有复杂的扭矩分布,特别在角部部位其扭矩值将接近板的跨中正弯矩,由扭矩合成的主弯矩将使板角开裂.按照现行规范,仅在四边简支矩形板支座设置构造配筋是不合理的,无法满足抗扭需要,必须在角部配置受力钢筋.通过对比四边简支板与固支板沿对角线方向主弯矩的差异,指出边梁约束对板角混凝土开裂的缓解作用;该文揭示了目前混凝土简支楼板设计存在的不足,并对双向板、单向板合理设计提出了不同建议.     

模态数量对薄壁短圆柱壳振动响应分析的影响

采用振型叠加法研究薄壁短圆柱壳受谐波激励的振动响应分析时模态截断数量的影响,且考虑简支-简支、固支-固支和固支-自由三种约束条件。首先基于Love壳体理论建立薄壁短圆柱壳的动力学模型。然后,给出采用振型叠加法进行薄壁短圆柱壳受径向谐波激励时的振动响应求解方法。在三种不同约束条件下,计算采用不同模态截断数量时的稳态响应的振动幅值,对比其一致性,并与实测结果进行比较。结果表明,在这三种约束条件下计算受谐波激励薄壁短圆柱壳的振动响应,需要截取前8阶模态函数用于表征位移模式;模态数据超过8阶对响应计算的精度没有明显改善,实测振动响应结果与解析结果基本吻合。     

火灾下钢筋混凝土简支板力学响应机理

拉力膜理论针对的是板大变形下开裂状态的研究,对于火灾下板发生大变形尚未开裂的机理缺乏合理的解释。为此该文采用合理的材料热工性能和热-力耦合本构关系,应用ABAQUS有限元软件对火灾下钢筋混凝土简支单向板和双向板的温度场和热力耦合场进行了三维实体有限元分析,在实验验证的基础上深入探讨火灾下混凝土和钢筋的应力变化规律以及钢筋混凝土简支板的力学响应机理。分析结果表明：简支板发生了激烈的应力重分布现象,其变形过程经历弹性、弹塑性、塑性以及受拉开裂四个阶段,在弹塑性和塑性阶段板底混凝土双向受压的倒拱效应使得双向板抗火性能优秀;当火灾下钢筋混凝土简支板实验没有达到力学响应的受拉开裂阶段时,板底直接受火区域不会出现开裂现象;与单向板相比,双向板进入塑性与受拉开裂阶段的时间大幅度延长,且塑性与受拉开裂阶段变形速率减缓,因此其抗火性能更优。     

冷拔低碳钢丝混凝土双向板的试验研究

本文报导了39块钢筋混凝土简支方板在短期荷载作用下的试验结果与分析。试件以配置无明显流幅的冷拔低碳钢丝绑扎网为主,辅以软钢配筋的试件作为比较。试验结果表明:冷拔低碳钢丝混凝土双向板可以偏于安全的用塑性较线方法进行强度设计,其使用性能和延性指标也能满足常规设计要求。根据试验结果,本文对简支板的薄膜效应进行了讨论,并提出了混凝土双向板中钢丝设计强度的取值建议,供规范修订和设计人员参考。     

受火后叠合板组合梁受力性能试验研究

为研究受火后叠合板组合梁的受力性能,分别对五个火灾后叠合板组合梁和一个常温下叠合板组合梁进行静力加载试验,研究了后浇层厚度、栓钉间距、预制底板在钢梁上翼缘的搁置长度、预制底板接缝形式、是否受火等因素对叠合板组合梁的破坏形态、承载能力和抗弯刚度的影响。结果表明:火灾后整体式叠合板组合梁的极限承载力较分离式叠合板组合梁提高9%;后浇层厚度和栓钉间距是影响火灾后整体式叠合板组合梁初始抗弯刚度的主要因素;火灾前后整体式叠合板组合梁在荷载作用下均发生受弯破坏,且破坏形态基本相同,但经历火灾高温作用后,整体式叠合板组合梁出现裂缝的时间提前,其抗弯承载力和延性均有不同程度的降低,本次试验中火灾后整体式叠合板组合梁在荷载作用下的抗弯承载力和延性较常温下分别降低23.3%和55.4%;分离式叠合板组合梁中预制底板接缝的存在,破坏了预制底板的连续性,造成试件发生粘结破坏,但在远离接缝处,叠合板的协同工作性能良好;提出火灾后叠合板组合梁剩余承载力和抗弯刚度的计算方法,该方法具有良好的精度。     

钢筋活性粉末混凝土简支梁受弯力学性能试验与计算

活性粉末混凝土（RPC）与普通混凝土（OC）相比，具有超高的强度、高韧性和优异的耐久性，其构件承载力与刚度计算方法必然不同于普通混凝土构件。该文对4根钢筋活性粉末混凝土简支梁开展受弯性能足尺试验，获得了梁的开裂弯矩、极限弯矩及荷载-跨中位移曲线，揭示了RPC简支梁受弯变形特征与破坏模式，推导了钢筋RPC简支梁的开裂弯矩与正截面受弯承载力计算公式。结果表明:钢纤维RPC极限压应变为4394 με~5200 με，开裂应变为690 με~820 με，均远大于普通混凝土；由于添加了钢纤维，公式推导时必须考虑RPC拉区拉应力的影响，推导所得开裂弯矩、正截面受弯承载力及刚度公式计算值与试验值吻合较好，计算公式具有较高的精度，可用于钢筋RPC梁的设计计算。     

A perturbation solution of von-Kármán circular plates with different moduli in tension and compression under concentrated force

By modifying classical von-Kármán equations, we established bimodular von-Kármán equations of thin plates with different moduli in tension and compression. Adopting central deflection as a perturbation parameter, we used a perturbation method to solve the equations under various boundary conditions, including rigidly clamped, loosely clamped, simply hinged, and simply supported. The relation of load versus central deflection and stress formulas were derived via the perturbation solution obtained. The numerical simulation also shows that the perturbation solution based on central deflection is overall valid. The results indicate that when the compressive modulus of materials is greater than the tensile one, the bearing capacity of the plate will be further strengthened, which should be considered in the analysis and design of plate-like structures with obvious bimodular effect. Moreover, by comparing with the case under uniformly distributed load, the plate-membrane transition under centrally concentrated force presents discontinuity to some extent.     

梯度功能材料薄板瞬态热弹性弯曲有限元分析

用层合板有限元法分析了由ZrO2和Ti-6Al-4V组成的新型梯度功能材料薄板的瞬态热弹性弯曲应力问题,并对本方法的正确性进行了检验。讨论了加热、 冷却热边界条件以及两种力学边界条件(固支和简支)对梯度功能材料薄板的瞬态热弹性弯曲应力分布的影响。发现：(1) 在加热过程中,简支板低温金属侧出现较大压应力;在冷却过程中,简支板高温陶瓷侧出现较大拉应力; 且其拉、压应力会随着板上、下表面温差的增大而增大。(2) 无论是简支板还是固支板, 在冷却过程中,沿整个厚度板内部压应力均较大。(3) 在本文的相同条件下,固支板比简支板更适合高温、大温差的使用环境。     

单向面内约束混凝土双向板抗火性能试验研究及数值分析

为了分析简支板受到单向面内约束作用下的火灾行为,对两块足尺混凝土双向板进行了面内荷载和竖向荷载共同作用下的火灾试验。研究了双向板在受火过程中沿板厚混凝土温度场分布规律、钢筋温度、板平面内外变形以及板角平面外约束力变化规律,并与相关试验进行对比。在此基础上,基于EC2和ASCE本构模型,编程对试验板温度场、变形行为和力学机理进行了数值分析。结果表明:当板受到单向面内约束作用时,其裂缝模式及变形规律与四边简支板明显不同,且易出现完整性破坏;板角裂缝分布情况对板角约束力有重要影响;本构模型对火灾下约束板的力学机理影响较大。