蒙皮板的整体剪切屈曲性能试验研究

在蒙皮体的各种破坏形式中,整体剪切屈曲破坏是具有控制作用的破坏形式之一。采用目前国内常用的YX20-166-830型压型钢板组成的6个蒙皮板进行了抗剪试验研究,它们的边界连接形式分别采取波谷单螺栓连接、波峰单螺栓连接、波谷双螺栓连接、波谷双螺栓波峰单螺栓连接、固支连接和沿波谷两点焊接,给出了边界连接形式对蒙皮板的破坏过程、荷载位移曲线、屈曲形式、屈曲荷载、剪切刚度以及应变分布的影响,从而为蒙皮板强度的确定提供参考依据。     

电弧点焊连接的受力蒙皮体抗剪强度与刚度的研究

本文根据电弧点焊连接的受力蒙皮体抗剪试验结果,导出这种受力蒙皮体发生板框连接件破坏、板缝连接件破坏以及板整体剪切屈曲时极限承载力的简化计算方法,提出了这种蒙皮抗剪刚度的计算式。     

对边弹性支承夹层玻璃板剪切屈曲分析

玻璃板与框架之间采用结构胶粘接形成的线支承连接,会因结构胶的弹性约束效应而影响玻璃板的剪切屈曲行为.本文通过有限元模拟研究了对边弹性支承夹层玻璃板在面内剪切荷载作用下的屈曲响应,分析了玻璃板长宽比、结构胶面内约束刚度、垫块几何尺寸及垫块弹性模量对夹层玻璃板剪切屈曲的影响规律.在理想简支、固支边界板件受剪屈曲临界荷载计算公式的基础上,引入考虑边界弹性约束刚度与板件厚高比的参数β,提出了对边弹性支承夹层玻璃板的剪切屈曲系数计算公式.经与工程常用夹层玻璃板的剪切屈曲临界荷载有限元分析值对比,表明计算公式安全可靠,可为工程应用提供参考.     

局部锈蚀腹板剪切屈曲性能和强度的试验评估

对板梁样本进行剪切荷载试验,从而评估局部锈蚀腹板包括剪切屈曲临界荷载和抗剪强度在内的抗剪性能。同时对与腹板锈蚀损害相关的剪切失效模式进行检验。根据板梁桥上腹板的锈蚀形式,对5个由不同锈蚀高度和平均锈蚀深度的锈蚀腹板组装而成的板梁样本进行剪切荷载试验,记录和评估试验所得的剪切屈曲临界荷载和抗剪强度,并与设计规范相比较。试验结果显示,有锈蚀板的钢板梁比无锈蚀钢板的剪切失效区域更大,且前者的失效区域趋向较低的腹板。前者减少了10%以上的剪切屈曲强度,而后者由于腹板厚度的减小也减小了其抗剪强度。     

蒙皮板整体剪切屈曲分析

随着蒙皮板与周边构件连接的加强以及复合楼板或复合墙体中压型钢板的使用,蒙皮板在面内剪力作用下的整体屈曲有可能成为控制破坏形式。另外,目前很少有研究者对多种边界条件下蒙皮板的整体屈曲问题进行系统的研究。利用有限元方法对至少每波相连的蒙皮板的弹性屈曲进行分析,分别考虑了压型钢板的截面形状、波高和钢板厚度对整体屈曲性能的影响;采用矩形截面的压型钢板对常见的焊接和自攻螺丝连接形式包括点焊、槽焊、波谷连续施焊、波峰自攻螺丝连接、波谷自攻螺丝连接以及波峰波谷自攻螺丝连接在不同的波高和波距影响下的整体屈曲进行考察,并对简化公式的应用予以探讨,给出小波距低波板的建议边界影响系数。     

受力蒙皮结构剪切性能的试验研究

通过对压型钢板采用自攻螺钉连接的受力蒙皮进行剪切性能的试验,探讨了这类蒙皮的破坏模式和抗剪极限承载力,研究了板型、连接件布置和檩条间距等因素对蒙皮抗剪性能的影响,介绍了《欧洲蒙皮设计建议》(简称EUR)中此类蒙皮的抗剪强度和抗剪刚度的简化计算公式。研究表明,按照常规施工做法的此类压型钢板,可以考虑一定蒙皮效应;试验结果与计算值的比较分析表明,EUR简化计算公式可以较合理地评估蒙皮板的剪切性能,计算结果偏于安全,可用于我国的实际工程的蒙皮设计。     

金属蒙皮板剪切性能的试验及有限元分析

结合蒙皮板在实际工程的做法,对压型钢板采用自攻螺丝连接的受力蒙皮进行剪切性能试验。通过对蒙皮的破坏模式和极限抗剪承载力的分析,对板型、檩条间距对蒙皮抗剪性能的影响进行研究。并采用ANSYS对蒙皮板进行有限元分析,考虑几何大变形、连接件的滑移等非线性因素。将试验数据与有限元结果进行比较,研究结果表明,采用ANSYS分析受力蒙皮是可行的,可以用有限元方法来代替大量重复性试验。     

组合板纵向抗剪承载能力的简化计算方法

压型钢板与混凝土界面的纵向剪切-粘结破坏是控制组合板承载能力的破坏方式。在试验研究和有限元分析的基础之上,基于欧洲规范的部分连接法,引入代表抗剪连接程度的折减系数η,提出了简支压型钢板-混凝土组合楼板纵向抗剪承载能力的简化计算方法;针对组合板中最为常用的抗剪栓钉的端部锚固形式,通过试验研究和有限元参数分析,再与各国规范的比较和讨论,考虑了栓钉尺寸和数量、混凝土强度和弹性模量、组合板荷载分布和尺寸等因素,提出了端部锚固组合板剪切-粘结破坏时承载能力的改进计算方法。简化计算方法可用于具有不同几何形状、压纹类型和荷载分布情况的组合板。采用简化计算方法得到的结果与不同研究者的试验结果对比后显示出较好的一致性,可供工程设计参考。     

波峰连接的受力蒙皮体抗剪性能数值模拟分析

为了研究波峰连接的受力蒙皮体的抗剪性能,在已有试验研究的基础上,开展了数值模拟分析。有限元分析得到的荷载和位移曲线与试验结果吻合良好,不同受力蒙皮体的极限抗剪强度和最大剪切位移也与试验结果基本相符,有限元分析尚可揭示连接件的剪力分布规律。     

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。     

梭形钢管格构柱弹性屈曲性能

本文利用有限元方法研究和探讨了单管、双管及三管梭形钢格构柱在两端铰接约束,竖向轴压情况下的弹性屈曲性能和对应的屈曲模态,对影响梭形柱弹性屈曲荷载与屈曲模态的因素进行了系统的参数分析,如柱高、柱长细比、隔板厚度、隔板数量等。根据分析结果阐述了梭形钢格构柱的两种屈曲模态及其转变特性,提出了提高弹性屈曲荷载的有效措施,总结了梭形钢格构柱与等截面柱明显不同的弹性屈曲性能。最后介绍了关于梭形钢格构柱弹性屈曲的理论研究成果在广州新白云国际机场航站楼实际工程中的应用意义。     

冷弯卷边槽钢的线弹性有限元分析及其加固

冷弯薄壁型钢在建筑领域得到了越来越多的应用,作为控制冷弯薄壁型钢承载能力的几种屈曲模式之一,畸变屈曲逐步受到重视。常用的畸变屈曲计算方法主要有有限元法、有限条法、近似解法以及广义梁理论。本文采用有限元程序ABAQUS对受压卷边槽钢进行线弹性畸变屈曲分析,在此基础上,对加设隔板和加设连杆两种加固方式的效果进行分析比较。结果表明,在相同的间距布置下,加设隔板对受压卷边槽钢的屈曲荷载提高较大。经过对比,当采用矩形隔板,在1／2半波间距布置隔板时。为最经济有效的布置方式。     

加设隔板的卷边槽钢受压弹性畸变屈曲

采用有限元程序ABAQUS对受压卷边槽钢进行线弹性畸变屈曲分析,在此基础上,对加设隔板和加设连杆两种加固方式的效果进行分析比较。结果表明,在相同的间距布置下,加设隔板对受压卷边槽钢的屈曲荷载提高较大。经过对比,当采用矩形隔板,在1/2半波间距布置隔板时,为最经济有效的布置方式。     

Flexural buckling of fire exposed aluminium columns

In order to study buckling of fire exposed aluminium columns, a finite element model is developed. The results of this model are verified with experiments. Based on a parametric study with the finite element model, it is concluded that the simple calculation model for flexural buckling of fire exposed aluminium columns in EN 1999-1-2 does not give an accurate prediction of the buckling resistance in fire. This paper proposes an alternative design model, which takes into account the shape of the stress–strain relationships of aluminium alloys at elevated temperatures. Predictions of this model agree well with that of the finite element model.     

不同自由端约束条件下双轴对称工字形截面悬臂梁的稳定性

对自由端侧向位移和扭转简支约束、自由端仅扭转约束和自由端仅简支扭转弹性约束条件下,双轴对称工字形截面悬臂梁的稳定性进行研究,并提出临界弯矩的计算公式。这一计算公式能够考虑悬臂梁长细比的变化,以及横向荷载作用点沿截面高度方向变化对其临界弯矩的影响。通过与有限元结果的比较可以发现,所提出的计算公式可以获得精度良好的临界弯矩值。     

Finite strip elastic buckling solutions for thin-walled metal columns with perforation patterns

Approximate finite strip eigen-buckling solutions are introduced for local, distortional, flexural, and flexural-torsional elastic buckling of a thin-walled metal column with perforation patterns. These methods are developed to support a calculation-based strength prediction approach for steel pallet rack columns employing the American Iron and Steel Institute׳s Direct Strength Method, however they are generally posed and could also be useful in structural studies of thin-walled thermal or acoustical members made of steel, aluminum, or other metals. The critical elastic global buckling load including perforations is calculated by reducing the finite strip buckling load of the cross-section without perforations using the weighted average of the net and gross cross-sectional moment of inertia along the length of the member for flexural (Euler) buckling, and for flexural-torsional buckling, using the weighted average of both the torsional warping and St. Venant torsional constants. For local buckling, a Rayleigh–Ritz energy solution leads to a reduced thickness stiffened element equation that simulates the influence of decreased longitudinal and transverse plate bending stiffness caused by perforation patterns. The cross-section with these reduced thicknesses is input into a finite strip analysis program to calculate the critical elastic local buckling load. Local buckling at a perforation is also treated with a net section finite strip analysis. For distortional buckling, a reduced thickness equation is derived for the web of an open cross-section to simulate the reduction in its transverse bending stiffness caused by perforation patterns. The approximate elastic buckling methods are validated with a database of 1282 thin shell finite element eigen-buckling models considering five common pallet rack cross-sections featuring web perforations that include 36 perforation dimension combinations and twelve perforation spacing combinations.     

Analytical calculation of local buckling and post-buckling behavior of isotropic and orthotropic stiffened panels

A methodology for the analytical assessment of local buckling and post-buckling behavior of isotropic and orthotropic stiffened plates is presented. The approach considers the stiffened panel segment located between two stiffeners, while the remaining panel is replaced by equivalent transverse and rotational springs of varying stiffness, which act as elastic edge supports. A two-dimensional Ritz displacement function (pb-2 Ritz) is utilized in the solution of the local buckling problem of isotropic and laminated symmetric composite panels with arbitrary edge boundary conditions. The buckling analysis of the segment provides an accurate and conservative prediction of the panel local buckling behavior. Consequently, the developed methodology is extended in the prediction of the post-buckling response of stiffened panels of which the skin has undergone local buckling. Of high importance for the calculation of the post-buckling behavior is the selection of appropriate boundary conditions for the structural members analyzed. A comparison of the present methodology results to respective finite element (FE) results has shown a satisfactory agreement.     

索-拱结构的平面内稳定性研究

本文应用非线性有限元方法研究了索 拱结构的平面内稳定问题。文中使用牛顿 拉弗森法和弧长法对荷载 位移平衡路线进行跟踪研究,研究了索对结构的极限荷载和平衡路径的影响;分析中考虑了不同荷载作用、不同边界条件和不同矢跨比对索 拱结构稳定性能及变形性能的影响,从中获得了对索 拱结构设计有益的结论。