单轴对称工字钢梁的弹塑性稳定系数

工字钢梁在工业厂房中应用非常广泛,而平面外弯扭失稳是薄壁构件的主要失稳模式,比单独的扭转失稳和弯曲失稳要复杂的多。以往钢梁稳定研究主要集中在双轴对称截面,单轴对称截面的整体稳定性研究较少。为此,对承受跨中集中荷载和关于跨中对称的两点荷载的单轴对称工字钢梁进行了弹塑性弯扭屈曲分析,考虑初始变形和两种残余应力分布。通过算例分析得到不同截面尺寸和荷载作用点高度的稳定系数变化规律,以修正的ECCS公式为基础拟合得到了适用于单轴对称截面横向荷载作用下的弯扭屈曲稳定系数公式,该公式适用于的荷载作用点高度为剪心到上翼缘以上120mm,和截面宽高比为0.42~0.76范围内的单轴对称工字钢梁。与有限元计算结果对比表明,公式计算结果与有限元分析结果符合良好,且公式与有限元计算结果相比较为保守。     

栓钉数量对组合桥面板受弯性能的影响

为了探究栓钉连接件数量对钢-超高韧性混凝土组合桥面板受弯性能的影响情况,采用数值模拟的方式进行了研究。在数值模型分析中,利用ABAQUS建立了9个有限元模型,通过四点弯加载得到了9个模型的荷载位移曲线和应力云图。结果表明栓钉数量基本不影响组合桥面板的刚度,但是在一定范围内增加栓钉数量可以增强UHTCC与桥面板之间的连接,提高组合桥面板的极限承载力,并且会增大横向钢筋受到的拉力。     

型钢-UHTCC组合梁静载力学性能试验研究

为促进超高韧性水泥基复合材料(UHTCC)在组合结构中的应用,开展了型钢-UHTCC组合梁静载力学性能试验研究。同时与型钢-混凝土组合梁试件的荷载-挠度关系、抗弯承载力、裂缝开展、破坏形态以及型钢与两种水泥基材料的变形协调性进行了对比分析。研究结果表明:在UHTCC与混凝土轴心抗压强度基本一致的情况下,UHTCC与混凝土两种材料之间的变形能力差异导致两种组合梁的静载力学性能存在明显差异。与型钢-混凝土组合梁相比,型钢-UHTCC组合梁的跨中最大挠度是其2.26倍,整体性更佳;相同荷载条件下的裂缝宽度仅为其50%左右;抗弯承载力提高了6.4%;跨中截面应变更加符合平截面假定;UHTCC能够与钢材变形协调、共同工作。     

UHTCC-FGC梁静载和动载控裂功能初探

本试验主要研究超高韧性水泥基复合材料功能梯度梁(UHTCC-FGC梁)静载和疲劳荷载下的力学性能.做了三根UHTCC-FGC梁的试验,其中两根做静载试验,一根做疲劳试验.疲劳试验的最大/最小疲劳荷载分别60kN和10kN,频率为1Hz.试验主要观察了UHTCC-FGC梁的裂缝的扩展模式以及其失效状态.     

喷射超高韧性水泥基复合材料的力学性能研究

超高韧性水泥基复合材料(Ultra High Toughness Cementitious Composites,UHTCC)是一种具有良好变形性能、裂缝控制能力和耐久性能的新型水泥基复合材料,特别适用于大坝、灌渠等水工结构的加固和修补。然而现有UHTCC材料在喷射施工过程中存在难泵送、易堵管和与结构面粘结性能差等问题,难以实现大面积快速施工,制约了该材料在实际工程中的推广和应用。本文研制出了一种可连续喷射、回弹率低的UHTCC材料,同时保证了喷射过程中纤维的均匀分散,材料硬化后仍具备拉伸应变硬化和多缝开裂特征。喷射UHTCC的压缩性能、直接拉伸性能和抗折性能试验结果显示,该材料28 d龄期抗折强度为10.30 MPa,拉伸强度为2.33 MPa,拉伸应变稳定在1.5%以上,具有延性破坏特征和良好的控裂性能,其性能可满足一般水工结构的表面加固和修补要求。     

超高韧性水泥基复合材料动态压缩力学性能的数值模拟研究

该文基于HJC本构模型,采用分离式霍普金森杆（SHPB）压杆系统,对掺有聚乙烯醇（PVA）纤维的超高韧性水泥基复合材料（PVA-UHTCC）的动态压缩力学性能进行了数值模拟研究。首先,通过系统分析确定了21项HJC本构参数,并验证了模拟的正确性。基于此,通过分析5组应变率下材料的动态压缩应力-应变曲线讨论了峰值应力动态增强因子DIF的应变率效应,并通过LS-DYNA软件探讨了破坏过程、破坏形态与应变率的关系。模拟结果表明:随着应变率的增加,PVA-UHTCC材料的动态压缩应力-应变曲线呈现由应变硬化主导向着损伤软化主导的转变趋势;此外,PVA-UHTCC峰值应力动态增强因子DIF具有明显的应变率效应,其值随着应变率增加而增加,且在不同应变率区间呈现不同敏感性;通过量化DIF这种分区敏感性,提出了适用于PVA-UHTCC材料的DIF与应变率对数lgε分段函数式;同时,通过对比钢纤维增强水泥基材料（SFRCC）和普通混凝土材料,发现PVA-UHTCC材料的DIF应变率敏感性较低。最后,通过LS-DYNA软件模拟试件裂缝扩展和压碎破坏过程,更好地理解了PVA-UHTCC材料动态压缩破坏行为。     

改进的圆形紧凑拉伸法研究混凝土双G断裂参数

双G断裂模型是双K断裂模型的延伸和补充。采用改进的圆形紧凑拉伸法进行试验,首先验证这种新型断裂力学试验方法能否获得稳定的双G断裂参数,并将公式K=(EG)~(1/2)得到的双K断裂韧度与直接计算得到的结果相比较,进一步验证双G断裂模型和双K断裂模型在描述断裂性能方面的等效性。同时研究了两种断裂模型参数的尺寸效应。试验试件直径从150 mm到300 mm变化,共计分为4组。试验结果表明,采用改进的圆形紧凑拉伸法测得双G参数的数值较为稳定,离散性较小。双G断裂模型和双K断裂模型在描述断裂性能方面具有很高的等效性。在本文的尺寸范围内,当试件直径大于200 mm时,起裂断裂参数KiniIc和GiniIc没有明显的尺寸效应,失稳断裂参数K_(Ic)~(un)和G_(Ic)~(un)随着试件尺寸的增大而增大,但增长幅度不大。     

钢-UHTCC组合桥面板弯曲承载性能研究

为了研究正弯矩作用下钢-超高韧性水泥基复合材料(UHTCC)组合桥面板的极限承载力和刚度,进行了相关理论公式的推导,并利用ABAQUS软件建立有限元模型,将有限元计算结果和理论公式计算结果进行对比.结果发现有限元计算得到的承载力和刚度都比理论公式计算得到的承载力和刚度大,有限元计算得到的承载力与理论计算值误差均在10％以内,有限元计算与理论计算刚度值的最大误差不超过5％,表明理论计算与有限元结果吻合良好,验证了这种理论计算方法的可靠性.     

基于ABAQUS的超高韧性组合桥横向整体受力数值模拟

为了研究超高韧性组合桥在车轮荷载作用下的横向受力特性,通过ABAQUS建立了超高韧性混凝土(UHTCC)-钢组合桥面结构有限元模型,选取适合的材料本构、单元类型和接触关系,根据塑性损伤模型,对不同栓钉间距和钢筋配筋率、不同铺装层厚度的桥面方案整体横向应力进行对比,分析了这两种因素对于超高韧性组合桥面板静力性能的影响.结果表明:所建立的模型能够较为准确的模拟车轮荷载作用下超高韧性组合桥的横向整体受力情况;UHTCC作为正交异性桥面板的铺装层,能显著改善U形肋与桥面板连接处的疲劳性能;一定范围内,增大栓钉间距、降低钢筋配筋率会导致U形肋与桥面板连接处及对应竖向位置处的UHTCC层的整体横向应力增大;增大UHTCC层厚度能明显降低U形肋与桥面板连接处的整体横向应力.     

内压外拉预应力杆的受压稳定分析

从三方面对内压外拉预应力杆的受压弹性承载力进行了分析:一是纯理论分析,包括静力法和能量法的求解;二是非线性弹性有限元分析,采用ANSYS和ABAQUS两种软件;三是试验研究。三个方面的研究结果均表明:施加预拉力不能提高弹性临界荷载。欧本试验和非线性有限元分析的结果还表明:芯棒施加预压力降低了压杆的整体临界荷载。