不锈钢焊接工字形截面残余应力分布试验研究

通过焊接加工10个不锈钢工字形截面试件（选材包括奥氏体型S30408和双相型S22253两种），采用分割法将试件截面切分成条带，量测释放的残余应变，计算得出截面的残余应力大小与分布形态。结果表明：试件截面的残余拉应力峰值低于材料的名义屈服强度，对于奥氏体型S30408和双相型S22253两种不锈钢试件的截面残余拉应力峰值分别约为其名义屈服强度的80%和60%。基于试验结果对现有简化分布模型的评估表明其应用的局限性，提出可以较准确描述不锈钢焊接工字形截面残余应力分布的建议简化模型，结合现有的其他试验数据，对建议简化分布模型的适用范围进行了验证和推广，可以为不锈钢结构构件的稳定性研究和设计提供参考。     

点支式玻璃建筑中铸铝支承件承载性能有限元分析

铸铝支承件自重轻、比强度高,相对在点支式玻璃建筑中通常使用的不锈钢支承件有较大的优势。现有的试验研究和计算分析表明,不锈钢支承件强度储备过大,可以采用铸铝支承件优化替代,但相关专门研究的缺乏限制了它的应用。铸铝支承件的承载性能试验仅得到了肢端屈服荷载,尚需要进一步的分析研究。对3种铸铝支承件进行非线性有限元分析,同时和试验结果对比。分析结果表明了有限元数值模拟的可靠性,基于有限元分析得到了支承件肢端荷载与相应的最不利应力和位移的关系,提出了铸铝支承件的承载性能评价。     

基于计算机视觉的往复荷载作用下钢筋混凝土柱裂缝监测

通过对图像拼接得到大范围裂缝图像,采用阈值分割算法进行裂缝识别,从而建立起基于计算机视觉的混凝土构件表面大范围裂缝识别流程。在此基础上,对往复荷载作用下的钢筋混凝土柱进行裂缝监测,研究加载过程中混凝土柱表面裂缝开展情况。结果表明：采用图像拼接,可以利用消费级手机分区获取裂缝图像,进而识别混凝土构件表面大范围的裂缝;所建立的裂缝识别流程能较好地识别混凝土柱上大范围表面裂缝,裂缝宽度、长度和倾角识别精度较高;随着位移幅值的增加,混凝土柱表面裂缝长度、宽度和面积增加,倾角减小,损伤随之增加。     

不锈钢T形件螺栓连接承载性能分析与计算方法

为分析不锈钢T形件螺栓连接的静力承载性能,建立了能够准确考虑不锈钢材料力学性能、接触关系和撬力作用的有限元模型,对其进行数值分析,得出了主要参数对T形件连接静力承载性能影响规律:随着翼缘厚度的增加,T形件破坏模式由翼缘完全屈服(模式1)逐渐变为螺栓断裂(模式3);螺栓孔到腹板边缘距离的增大及翼缘材料名义屈服强度的降低仅会降低属于破坏模式1和翼缘屈服同时螺栓断裂(模式2)的T形件的承载力;螺栓直径的增大会提高T形件的承载力。考虑不锈钢材料的应变硬化能力,对翼缘板塑性弯矩进行修正,提出了不锈钢T形件螺栓连接的承载力建议计算方法。     

基于数字图像相关技术测量刨花板材料力学参数

刨花板作为一种人造板材,其表面多孔性致使应变片的粘贴过程十分困难,且涂胶量的多少会直接影响测量的精度。基于对样品变形前后图像分析的数字图像相关(Digital Image Correlation,DIC)技术被用于测量刨花板的力学参数。相比于传统的贴应变片法,该技术具有高精度、非接触性及全场测量等优势。"横观各向同性"模型被考虑用来模拟刨花板的力学行为。于是,表征材料力学性能的弹性张量取决于5个独立的弹性参数:纵向、横向弹性模量E^L、E^T,纵向、横向泊松比ν^L、ν^T及纵向剪切模量G^L。为了实现这一测量过程,刨花板被切割成一批梁样品,随后被应用于三点弯曲试验。通过比较感兴趣区域(Region Of Interest,ROI)内网格节点位移的测量值与铁木辛柯梁理论解析解,及有限元模型修正(Finite Element Model Updating,FEMU)方法的应用,4个弹性参数E^T、G^L、E^L和ν^L     

交通信号支撑结构疲劳裂纹扩展有限元分析

为了解决交通信号支撑结构疲劳裂纹扩展的问题,利用ANSYS软件对已有的信号支撑结构静力和疲劳试验分别建模分析,并用有限元结果与试验结果进行对比。研究表明：静力加载模型中,圆钢管上最大Mises应力为413.7 MPa,有限元结果与试验结果较为接近;裂纹最深点△K_Ⅱ和△K_Ⅲ值较小,△K_eff与△K_Ⅰ几乎完全相等,裂纹扩展寿命主要受△K_Ⅰ值的影响;远离裂纹端点处各点的△K_Ⅰ值呈现出M形状;Bowness公式计算得到的裂纹最深点的△K_Ⅰ值比有限元结果大,利用该公式预测交通信号支撑结构端板与圆钢管焊接节点的疲劳寿命较为保守。     

不锈钢端板连接梁柱节点静力承载性能试验研究

为了研究不锈钢端板连接梁柱节点的静力承载性能,对5个不锈钢端板连接梁柱节点和1个普通钢端板连接梁柱节点开展单调静力加载试验,得到了节点试件的弯矩-转角曲线,对比分析了钢材牌号、节点类型和端板有无加劲肋等因素对节点承载性能的影响。结果表明：相同尺寸和构造的不锈钢节点延性优于普通钢节点的延性;不锈钢中柱节点和边柱节点的承载力相差较小,但前者的初始转动刚度较高而后者的变形更大;端板加劲肋的设置显著提高了节点的承载性能。基于得到的试验结果,对中国GB 51022—2015、美国ANSI/AISC 358-16和欧洲EN 1993-1-8中的端板连接节点承载性能计算方法进行评估,3种计算方法均低估了不锈钢端板连接梁柱节点的承载性能。     

不锈钢薄腹梁受剪性能试验研究

通过对7根不锈钢薄腹梁进行受剪性能试验研究,分析了梁腹板的剪切屈曲和屈曲后强度。结果表明：所有梁均发生剪切屈曲破坏,薄腹板中形成拉力带,上翼缘和横向加劲肋中出现塑性铰;根据腹板表面应变和侧向鼓曲变形测得的剪切屈曲应力均低于理论计算的弹性剪切屈曲应力;梁的受剪承载力显著高于腹板剪切屈曲时的荷载,具有较高的屈曲后强度;梁端设置封头肋板可以提高梁的受剪承载力。基于得出的试验结果及现有其他试验数据,对两种考虑腹板屈曲后强度的受剪承载力计算方法进行评估,我国GB 50017—2017《钢结构设计标准》中的公式仅考虑了腹板的受剪承载力,其计算结果总体偏于保守,但是对腹板高厚比较小(λs<1.5)的不锈钢薄腹梁,受剪承载力计算偏于不安全,且计算结果离散性较大;EN 1993-1-4中的计算公式中同时考虑了腹板和翼缘的受剪承载力,其计算结果偏于保守且离散性较小。     

北京将台花园网壳焊接节点受力性能有限元分析

对北京将台花园网壳屋面中采用的焊接钢结构节点进行了加载试验,结果表明,节点在设计荷载工况下是安全的,具备继续承载的能力。根据试验节点的几何与材料特性建立有限元模型,施加与试验相当的荷载与约束条件,对试验过程进行全过程数值模拟。基于试验数据,有限元模型的可靠性得以验证,并得到了节点的屈服荷载与极限承载力,可以对节点的受力...     

装配式钢管混凝土柱-混凝土叠合梁连接节点试验研究

在装配式钢管混凝土结构中,钢管混凝土柱与钢筋混凝土梁的连接方式较为复杂。首先设计一种钢管混凝土柱–混凝土梁连接节点,可以在工厂预制大部分构件,在现场进行装配,满足装配式施工要求。通过装配式施工制作5个梁柱节点试件,包括3个中间节点和2个端节点试件。对该5个节点试件进行试验研究,其中1个中间节点试件进行单调加载,考察节点的静力承载力与变形性能;其余4个试件进行低周反复加载,根据试验得出节点在低周反复荷载作用下的破坏特征及滞回曲线、延性系数、耗能能力和强度刚度退化规律等。结果表明：试件破坏位置均在叠合梁上,符合强柱弱梁及强节点弱构件的设计原则;叠合梁截面尺寸为200 mm×350 mm的试件滞回曲线较为饱满,没有明显的捏缩现象,延性系数介于3.77与6.60之间,平均等效黏滞阻尼系数为0.222,节点的抗震耗能能力较好;叠合梁截面尺寸为250 mm×450 mm的试件由于叠合梁中部箍筋没有加密,叠合梁发生了剪压破坏,节点耗能能力未得到充分发挥,可以通过加大箍筋加密区的长度提高节点的耗能能力;试件强度退化系数一般均大于0.9,表明强度和刚度退化比较稳定;所有节点试件的倒“T”形连接件钢板均没有屈服,其抗弯和抗剪承载力为钢筋混凝土梁1.3倍的设计,偏于安全。