薄壁箱型结构的力学特性

本文利用有限无法对一个薄壁箱型梁在各种加载、各种加筋情况下的强度、刚度和稳定性分别进行了分析计算，讨论了薄壁箱型结构的一些主要力学特性，从而在薄壁箱型结构的设计方面得到了一些有益的结论。     

复合管撞击吸能特性的数值研究

针对大变形、大应变的复合材料受撞击吸能的复杂的过程,进行了数值分析,综合了复合材料的各种失效准则,运用非线性有限元理论建立了数值分析模型．研究了外部缠有增强环氧玻璃纤维的金属圆柱管(简称为复合管)在轴向撞击载荷下的能量吸收特性,并从金属材料的性能、复合材料层的厚度和纤维的铺设角度这几个方面研究了复合管的吸能性能的影响因素,数值模拟结果与实验结果吻合,为复合材料吸能元件的设计和研究提供了有价值的参考．     

车用吸能部件吸能特性的改进

为了改进汽车上吸能部件的吸能特性,提高汽车正面抗撞性,对常用的圆形截面和矩形截面吸能部件的变形模式和轴向压皱刚度的特性进行了研究;利用拓扑优化的方法,从调整吸能部件轴向压皱刚度观点出发,建立拓扑优化模型进行优化分析。在上述研究的基础上,提出一种新型的碰撞吸能部件,该吸能部件侧壁上沿轴向方向布置了中凹凹槽。有限元分析结果表明:在不增加部件质量、不占用更大空间的条件下,该新型吸能部件具有良好的变形模式,在变形吸能的过程中能够提供较为平稳的轴向反作用力;与圆形截面和矩形截面吸能部件相比,新吸能部件吸收冲击能量的能力显著提高。     

具有高效吸能特性的新型仿蜂窝多级薄壁结构

针对现有薄壁结构存在比吸能不高、压缩力效率较低的问题,以蜂窝为原型,模拟蜂窝多级嵌套结构,进行仿生结构优化设计。为了更好地探究形状参数对吸能能力的影响,进一步以相对旋转角度及加强柱直径为设计变量,设计了共20种仿蜂窝多级薄壁结构。运用3D打印技术,制备了尼龙材质的仿蜂窝多级薄壁结构样件,并进行准静态压缩试验。最后,对比分析了数值模拟结果与试验结果,得出以下结论：本文吸能能力最强的模型为YMT20-3.6,比吸能达到了10.87 J·g-1,较初始模型YMT0-0提高了约86%;旋转角度越大,加强柱直径越大,模型截面面积分布越均匀,模型变形模式也趋于对称,其能量吸收能力也更强;较大的旋转角度拥有更优异的吸能能力,但是其压缩力效率较小。增大模型加强柱直径能够减少旋转角度对压缩力效率的影响,提高模型的压缩力效率,从而得到吸能能力强、压缩力效率高的薄壁结构。     

箱形薄壁结构的强度分析方法

应用薄壁结构理论,导出了计算箱形薄壁结构应力的公式,编写了计算机程序,进行了算例分析,为箱形薄壁结构的设计计算提供了理论和计算依据.     

针织结构增强材料能量吸收特性的研究进展

回顾了纤维增强复合材料能量收特性的研究进展，总结了研究复合材料能量吸收特性的一般思路和方法，并重点分析了针织结构复合冲击能量吸收的机理、特点和研究进展状况，探讨了深入理论研究针织结构增强材料能量吸收特性的方法和意义。     

航天飞机薄壁结构的可靠性分析

对航天飞机结构常用的蒙皮骨架组成的薄壁结构,提出一种考虑损伤容限和耐久性设计要求的结构系统可靠性分析方法,以此为航天结构系统的可靠性设计提供参考.对加劲板进行可靠性分析,分析了3种主要破坏模式,得出了损伤容限设计要求下,失效模式表达式及失效概率;同时给出耐久性要求下的主要失效模式和失效概率;最后通过加劲板的损伤容限和耐久性分析及失效模式的相关性分析,得出加劲板结构系统的可靠性.分析结果表明:失效模式相关性对系统可靠度影响很大,因而航天飞机薄壁结构的可靠度计算的关键是损伤容限和耐久性失效模式及相关性分析,另外桁架的载荷集中系数对可靠性影响也必须引起重视.     

箱形薄壁结构的局部稳定性分析方法

提出一种应用结构力学与有限元计算相结合,对箱形薄壁结构进行局部稳定性分析的方法,该方法对箱形薄壁结构的设计计算具有一定的参考价值。     

复合材料空间薄壁组合结构的静动力分析

本文采用了以混合标架法为基础的复合材料经典层合理论的有限元法分析了复合材料空间薄壁箱形结构在静力和动力作用下结构的刚度特性、强度特性、振动特性和破坏特性,在程序上应用了高效的JINEGS内存管理系统,使得该程序在微机上(IBM—PC及其兼客机)能分析较大的复合材料空间薄壁组合结构的静动力响应问题。文中通过对典型数例计算结果的讨论,得出了一些具有工程实际意义的结论。     

畸变缺陷对冷弯薄壁型钢柱力学性能的影响

为研究畸变缺陷对腹板V形加劲冷弯薄壁卷边槽钢柱力学性能的影响,测量了20个试件的畸变初始缺陷.介绍了缺陷的测量装置及方法,绘制了畸变缺陷沿试件纵向分布图,给出了所测构件畸变缺陷最大值和平均值.用有限元方法分析畸变缺陷对畸变屈曲承载力和畸变屈曲侧向变形的影响,结果表明,输入的初始缺陷值越大,对应的试件极限承载力越小,畸变屈曲侧向变形越大.数值模拟时分别考虑畸变缺陷最大值以及平均值,与试验结果对比发现,输入试件纵向畸变缺陷平均值所得的承载力以及变形值与试验数据吻合较好.给出了数值计算时畸变缺陷的建议取值方法.     

错位装配串联蜂窝结构缓冲吸能特性

为优化串联蜂窝的缓冲吸能效果与增强蜂窝结构的可设计性,通过平压实验与全尺寸有限元模拟研究装配错位对于串联蜂窝结构力学性能的影响. 采用准静态面外压缩实验,对单层蜂窝、双层对位装配蜂窝、双层错位装配蜂窝3种形式的Nomex蜂窝夹层结构进行测试,通过结构变形过程和响应曲线分析变形机理. 实验结果表明,双层串联蜂窝相比单层蜂窝结构可以有效改善蜂窝结构的承载能力和吸能效果. 错位装配使两层蜂窝同时开始变形,相比对位装配能进一步提升平台应力,消除第2个峰值应力,承载能力和吸能效果均有较大提升. 有限元模型通过建立蜂窝细节模拟错位装配效果,模拟与实验结果具有良好的一致性,同时验证了不同材料隔层对串联蜂窝力学性能的影响.     

开口薄壁柱弯扭屈曲时的Wagner效应问题研究

针对弯扭屈曲这种空间失稳形式,基于囊括“平面弯曲理论”和“约束扭转理论”的“泛义弯曲理论”,揭示出薄壁构件弯扭屈曲时的三维空间变形可简化为绕转动中心轴转动的本质;并从双力矩的概念出发,澄清了Wagner效应及系数的概念,即Wagner效应实质上是构件变形时横截面上的正应力所产生的附加双力矩效应,相应地,Wagner系数就是单位变形时横截面上产生的双力矩;提出利用图乘法计算Wagner系数的新思路;按照新方法对开口三板型截面薄壁柱进行计算,从计算结果中揭示出Wagner效应的诸多力学特性及工程应用价值.     

Seismic behavior of thin-walled circular and stiffened square steel tubed-reinforced-concrete columns

Steel tubed-reinforced-concrete(TRC) columns have been gradually used in the construction of high-rise buildings recently because of their high axial load-carrying capacities and excellent seismic behavior. Existing studies about their seismic behavior were focused on columns with relatively thick tubes, i.e., diameter-to-thickness/width-to-thickness(D/t) ratios were below 100,while little is known about thin-walled TRC columns, especially for square TRC columns. Considering the infilled concrete of square TRC columns is non-uniformly and non-effectively confined, accordingly, stiffened square TRC columns are usually adopted in practice. Thus, two thin-walled circular TRC columns(D/t=120) and two stiffened square ones with diagonal stiffeners in plastic hinge regions(D/t=106) were tested under a constant axial compression combined with cyclic lateral loading.Both the circular and stiffened square TRC columns had the same cross sectional area, tube thickness, reinforcing bar ratio and column height. Flexural failure occurred for all the four specimens. Test results showed the strengths of the stiffened square TRC columns were a little higher in comparison to their circular counterparts; the ductility and energy dissipation capacities were excellent for both the stiffened and circular TRC columns, indicating very good confinement was gained from the yielded steel tubes of the plastic hinge regions at the peak loads. And shear stresses(35–90 MPa) in the sheared plates showed their moderate contribution of carrying lateral loads. Finally, cross sectional capacity analysis results demonstrated the method for TRC columns is acceptable for the stiffened square TRC columns.     

方中空夹层钢管再生混凝土组合柱传热性能计算分析

以煅烧硅藻土和玻化微珠掺量为主要变化参数,对玻化微珠再生混凝土试块的性能进行了试验研究.采用有限元软件ANSYS分析了不同空心率χ(0、0.35)和混凝土(普通混凝土、玻化微珠再生混凝土)对组合柱传热性能的影响,并通过理论计算对比了单一墙体和考虑热桥后的方中空夹层钢管混凝土组合柱平均传热系数.结果显示:煅烧硅藻土掺量为3%时,玻化微珠掺量为130%的试块抗压强度可达32.45 MPa,导热系数仅为0.243 2 W/(m·K); 当采用方中空夹层钢管再生混凝土作为建筑的围护结构时,对外墙能耗影响不大,且组合柱平均传热系数较方钢管普通混凝土低20%.     

钢管混凝土双肢柱边柱单腹板肩梁受力性能分析

针对钢管混凝土双肢柱肩梁设计方法相关规范、规程不统一的现状,究竟哪种设计方法更符合实际?论文以合肥合锻机床股份有限公司重型压力机装配1#厂房工程中钢管混凝土双肢柱单腹板边柱肩梁为研究对象,通过建立有限元分析模型,分析其在最不利水平荷载和竖向荷载作用下的受力性能。将有限元模拟结果与现有肩梁设计方法的理论计算结果进行比较,对比分析结果表明肩梁多以剪切变形为主,考虑部分翼缘有效是比较合理的设计方法,同时提出了提高肩梁承载能力的相关技术措施,为类似钢管混凝土单腹板肩梁设计提供参考。     

大尺寸薄壁钢筋混凝土管柱抗震性能试验研究

为了研究空冷支架混凝土管柱在压弯剪扭作用下抗扭性能的影响因素及其规律,对现有空冷支架混凝土管柱抗扭性能进行了研究.建立了有限元模型,应用已有试验结果进行了验证,分析研究了壁径比、箍筋配筋率、混凝土强度、纵筋配筋率和长细比对混凝土管柱构件在复合受力情况下抗扭性能的影响,并运用响应曲面法研究了以上5种影响因素的显著性及交互作用.结果表明：混凝土管柱的抗扭承载力会随着壁径比、混凝土强度以及纵筋配筋率的增大而增大,其抗扭延性会随着壁径比和纵筋配筋率的提高而增加;5种因素的单因素反应均显著,其中长细比的影响最显著;壁径比和混凝土强度等级、壁径比和长细比,以及混凝土强度等级和长细比的交互作用最明显.最后,针对混凝土管柱设计所要考虑的关键因素提出了建议.

     

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。     

带肋薄壁方钢管混凝土柱耐火极限的计算分析

采用分段积分法编制了计算带肋薄壁方钢管混凝土柱耐火极限的程序,计算结果与相关实验结果吻合较好。在此基础上,分析了柱的变形及加劲肋宽度等的影响规律,结果表明,带肋薄壁方钢管混凝土柱的耐火极限随着加劲肋宽度的增加而增加;轴压比对耐火极限的影响较大,随着轴压比的减小,构件的耐火极限增加;除较小加劲肋宽度且低荷载的情况之外,在薄壁钢管混凝土柱内部设置纵向加劲肋能够提供一定的安全储备。     

方形薄壁钢管混凝土柱管壁的宽厚比限值

方形薄壁钢管在内部填有混凝土后,其局部屈曲承载力有所提高．通过对方钢管与混凝土相互作用的分析,得出薄壁钢板在双向应力下的临界屈曲系数．计算结果表明,该临界屈曲系数随着薄壁钢板宽厚比的减小而略有增大,并保持在10.0左右．从而可以确定方形薄壁钢管混凝土柱管壁的宽厚比限值b／t．