屈曲约束支撑端部塑性扭转屈曲试验研究

屈曲约束支撑是一种利用金属屈服滞回耗能的装置,具有性能稳定、制作方便、成本低廉等优点。该文通过三根部分焊接屈曲约束支撑试件的低周疲劳试验,探讨了其核心板端部无约束段扭转屈曲的失效模式,并进一步与理论公式进行对比。试验结果表明:屈曲约束支撑核心板端部无约束段的塑性扭转屈曲会导致屈曲约束支撑失效,需要在设计时特别关注;屈曲约束支撑构件的轴向变形对试件的扭转屈曲失效影响显著,轴向变形越大,塑性屈曲临界应力越低,同时施加的实际轴向应力越大;理论公式能够较好的预测屈曲约束支撑端部无约束屈服段的扭转屈曲失效。     

带有任意弹性支撑的大型有面外支撑杆X撑结构屈曲分析

X型支撑结构已广泛应用于大型海洋工程主要支撑结构设计中，如设计使用不当，将有可能发生由支撑杆的屈曲失稳而引发的结构坍塌变形。在极限荷载下，X撑杆的屈曲失稳本质上属于典型的多跨压杆稳定问题，其极限承载力与撑杆的结构组成、几何参数以及端部约束密切相关。该文主要研究有(无)面外支撑的非对称交叉支撑体系在任意弹性支撑下X撑结构屈曲特性，侧重于考察端部约束、受力形式、面外支撑刚度等因素的影响。首先基于线弹性理论框架，建立了双跨受压杆件平衡方程，利用牛顿迭代算法进行屈曲载荷计算，从而得到跨中连续的非对称交叉支撑杆的有效长度因子数值解，并对端点支撑刚度和跨中支撑刚度进行了敏感性分析。结合工程实践，给出了杆件屈曲长度系数和刚度约束条件关键设计参数。     

套管构件中轴压内核与柔性套筒线接触的屈曲

对套管构件中承受轴向压力的内核,提出了它与柔性套筒之间线接触屈曲的模型,研究了内核与套筒线接触的后续变形过程。利用小挠度二阶平衡微分方程推导了线接触屈曲后内核挠度、弯矩、剪力、接触力等物理量的计算公式。应用算例表明:(1)当内核与套筒刚度比值足够小时,内核在经历与套筒点接触、线接触的变形过程后,会发生线接触屈曲,最终演变成同侧两点接触变形;(2)当内核与套筒刚度比值足够大时,内核只经历与套筒点接触、线接触的变形过程,不发生线接触屈曲,最终内核与套筒一起发生失稳破坏。该模型也能应用于模拟内核与刚性套筒线接触的屈曲。     

压杆弹性屈曲分析的精细传递矩阵法

压杆是房屋和桥梁结构的重要受力构件。当压杆所承受的荷载达到一定的临界值时,整个结构就会失去稳定性。该文根据精细传递矩阵法原理和压杆微弯平衡状态下的微分平衡方程,建立了在轴向荷载作用下压杆稳定分析的精细传递矩阵式。并运用精细传递矩阵法对不同边界约束的压杆进行了临界荷载的计算,计算结果与压杆屈曲的理论解基本一致,从而验证了...     

基于ADINA的轴向冲击载荷下薄壁方管屈曲分析

根据屈曲分析的有限元基本理论并基于有限元分析软件ADINA对轴向冲击载荷下薄壁方管进行动力屈曲分析。ADINA的动力屈曲有限元分析分为前处理、求解和后处理三个部分。前处理包括设置单元属性、创建模型、网格划分、定义接触、定义初始条件与约束和设定求解时间。利用ADINA软件进行前处理文件输出提交求解。使用ADINA-Processing对速度进行刷新、演示模拟动画过程并查看分析结果。分析结果表明:基于ADINA对轴向冲击载荷作用下薄壁方管动力屈曲特性分析结果与实验结论相符,该成果对研究冲击载荷作用下薄壁方管的动力屈曲特性具有一定的理论与指导意义。     

防屈曲支撑的型式、设计理论与应用研究进展

该文综述了防屈曲支撑构件自发明以来40年的发展历程,可以看出防屈曲支撑逐步向轻型化、高承载和复杂功能方向的发展趋势。特别介绍了新近发展的全钢装配式、梭形、内核分离式、多肢格构式及桁架（索桁架与刚性桁架）约束型防屈曲支撑的型式和组成、受力机理和破坏模式、弹性屈曲荷载、单调轴压下的承载力、反复拉压荷载作用下的滞回和低周疲劳性能、试验研究成果等,重点关注防屈曲支撑的外围约束刚度、约束比门槛值、外围连接强度以及端部构造等设计理论的研究成果。综述了国内外相关规范对防屈曲支撑设计的相关规定,介绍并讨论了基于约束比和基于正则化长细比的两种设计方法。     

圆管拱结构平面外弹塑性二次分岔屈曲性能

该文使用一种新的数值跟踪策略对无平面外支撑和有顶点平面外支撑的弹塑性圆管拱的平面外二次分岔屈曲的荷载-位移曲线的全过程进行跟踪分析,得到了跨中集中荷载和全跨均布荷载作用下,相同截面不同矢跨比的拱的平面外弹塑性二次分岔屈曲荷载,将其与平面内二次分岔屈曲荷载比较。计算结果表明:对于具有相同截面的无平面外支撑弹塑性圆管拱,在跨中集中荷载作用下,平面内二次分岔屈曲荷载小于平面外二次分岔屈曲荷载,平面内二次分岔屈曲会先于平面外屈曲发生,矢跨比0.2 时平面外二次分岔屈曲荷载最大。全跨均布荷载作用下的拱平面外二次分岔屈曲会先于平面内二次分岔屈曲发生;矢跨比0.3 时平面外二次分岔屈曲荷载最大。矢跨比为0.1 时,拱的平面内与平面外屈曲荷载相差最大。对于有顶点平面外支撑拱,在集中荷载作用下,支撑对分岔屈曲荷载作用不明显,只是改变了屈曲形式。全跨均布荷载作用下,支撑可以大幅提高全跨均布荷载作用下拱的平面外屈曲荷载,尤其是对矢跨比小的拱的影响更大一些,平面外二次分岔屈曲会先于平面屈曲发生。     

屈曲约束支撑施工技术

传统的屈曲约束支撑的结构施工方法难以控制高强度螺栓的轴向力、扭矩系数和摩擦系数,导致抗震性差。本文以某试验检测中心为例,研究了两种屈曲约束支撑预埋件的安装方案并进行对比分析,提出了复杂情况下屈曲约束支撑安装工艺流程和施工方法。通过提高结构的抗震性能,降低工程造价,推进了减隔振技术在结构工程中的应用,为类似工程提供了借鉴参考。     

梭形空间桁架约束型防屈曲支撑的性能研究

防屈曲支撑的外围约束体系的革新研究始终是其核心内容。该文提出了梭形空间桁架约束型防屈曲支撑(STC-BRB)的概念,并以BRB工程应用中的四榀桁架约束体系为例,研究了STC-BRB的静力承载力和抗震设计方法。STC-BRB采用与其弯矩分布图相似的梭形桁架作为外围约束体系,具有提高材料利用率及外形美观等特点,适用于高层建筑和空间结构设置外露BRB的工程应用。该文建立了STC-BRB梁单元模型,采用ANSYS有限元软件对其弹性屈曲性能、弹塑性承载力和滞回性能展开研究,分别给出了基于承载力型和耗能型BRB约束比门槛值的设计方法。研究STC-BRB弹性屈曲性能,基于弹性屈曲荷载的理论和数值计算结果,提出了弹性屈曲荷载的计算公式,给出了BRB约束比的表达式。基于变化约束比的STC-BRB算例的计算结果,分别对其单调轴压弹塑性承载性能和拉压循环荷载作用下的弹塑性滞回耗能性能进行分析,研究了STC-BRB的失稳模式、极限承载力以及滞回耗能能力,获得了STC-BRB承载型和耗能型的约束比门槛值,建立了承载力和抗震设计的基本计算理论和设计方法。     

一种四角钢组合约束型防屈曲支撑的外围约束比取值研究

与传统的外围整体式防屈曲支撑相比,装配式组合防屈曲支撑由于具有独特的构造特点,故其设计理论更具复杂性。该文针对一种四角钢组合约束型防屈曲支撑,基于对其内核构件与外围约束构件之间相互作用机制的深入认识,提出了其稳定性设计方法。首先,针对这种四角钢组合约束型防屈曲支撑,基于连续连杆法提出了一种外围约束刚度的简化计算方法。然后,在构件发生单向变形的假定条件下,通过对外围约束构件受力状态的分析,推导出其约束比设计计算公式。在此基础上,再考虑构件发生双向变形的情况,考虑次弯曲方向变形对外围约束构件受力所带来的影响,进一步补充完善了约束比设计计算理论。通过该文提出的约束比限值进行此类装配式组合防屈曲支撑的设计,可保证外围约束构件的整体稳定性与局部稳定性均能满足要求。     

双钢管构件由点接触到线接触的连续过渡

针对轴向压力作用下的双钢管构件,提出了内核与有限刚度套管之间线接触的力学计算模型。利用小挠度二阶平衡微分方程推导了内核与套管处于点接触、线接触时内核的挠度、弯矩、剪力、接触反力等物理量的计算公式。理论公式和应用算例表明,在内核与套管之间由点接触到线接触过渡时,这些物理量满足必要的连续性和协调性条件。本文提出的力学计算模型也能应用于模拟内核与刚性套管的线接触。     

结构胶侧扭约束玻璃柱轴压承载力设计方法研究

玻璃柱在工程应用中的一种形式是采用结构胶将其与玻璃面板连接,结构胶对玻璃柱的约束效应能改善玻璃柱稳定性。考虑结构胶对玻璃柱的侧向弹簧约束及扭转弹簧约束作用,基于平衡方程推导了结构胶约束玻璃柱的轴压临界荷载公式,讨论了结构胶弹性模量及玻璃柱的柱高、截面高度、截面厚度对临界荷载的影响,发现结构胶弹性模量、玻璃截面厚度影响最为显著。基于等效刚度法将临界荷载公式推广至夹层玻璃柱。针对工程实践中常用的硅酮结构胶,提出了结构胶约束玻璃柱在轴压荷载作用下考虑玻璃开裂及结构胶破坏的承载力设计准则,并通过有限元模型计算验证了理论研究的合理性。     

具有夹层的正交异性复合材料圆锥壳体的非线性轴对称屈曲分析

研究均布载荷作用下边缘可移夹支具有正交异性复合材料表层和软夹心的夹层圆锥壳非线性轴对称屈曲问题.利用变分原理导出具有正交各向异性表层夹层圆锥壳在均匀外压作用下的非线性轴对称屈曲问题的基本方程,采用修正迭代法[8]求得了可移夹支边界条件下壳体临界屈曲载荷的解析表达式,对几种典型的纤维增强复合材料表层夹层圆锥壳给出了数值结果和图表,讨论了几何参数和物理参数对临界屈曲载荷的影响。     

锥壳的环向剪切屈曲

应用精确的锥壳屈曲分支方程,研究圆锥亮在环向分布剪切力作用下的扭转稳定性,通过分支点屈曲模态的构造和Galerkin变分法的运用,建立相应特征方程,求得铰支与夹支圆锥壳较为理想的全锥度环向剪切屈曲临界值。     

The non-linear buckling analysis of cross-ply laminated orthotropic truncated conical shells

In this study, the non-linear buckling behavior of cross-ply laminated orthotropic truncated conical shells under axial load has been investigated. The basic relations of the cross-ply laminated orthotropic truncated conical shells are derived using the von Karman–Donnell-type of kinematic non-linearity. Then modified Donnell type non-linear stability and compatibility equations are obtained and are solved. Finally, the influences of the number and ordering of layers and the variations of the conical shell characteristics on the non-linear axial buckling load are investigated. Comparison with available results is satisfactorily good.     

结构几何非线性分析中分叉失稳的直接求解

在导护型牛顿法求得分叉点和分叉点上失稳模态的基础上,该文提出一个分叉路径的求解算法。将解路径上的解视为解路径弧长的连续光滑函数,由结构平衡方程对解路径弧长的一阶导数建立起分叉方向满足的控制方程。由该控制方程知,分叉点上结构结点位移向量对解路径弧长的导数可分解为分叉点上失稳模态和控制方程特解的线性组合,从而将分叉方向的求...     

钢管混凝土柱组合轴压刚度的理论分析

应用连续介质力学的方法,对钢管混凝土进行了小变形下的弹性理论分析。导出了钢管混凝土柱弹性本构方程、组合轴压弹性模量和组合轴压刚度的理论计算公式。结果表明,钢管混凝土柱组合轴压刚度与简单地把钢管刚度和混凝土刚度叠加起来的换算轴压刚度相比,能够提高6.9%～26.4%。理论计算公式算得的结果与按照统一理论所得的结果相近。理论计算公式能够精确可靠地描述钢管混凝土构件在小变形下的弹性行为。     

一种考虑径向-轴向碰摩的双盘转子-机匣系统力学模型的建立

建立一个新型径向-轴向复合碰摩转子-机匣系统力学模型,基于轴向碰摩由盘的偏转导致的假设,考虑到振动过程中转轴的挠曲线是一空间曲线,依据偏转角微小角度矢量合成原则,求解出偏转角的振动位移表达式,并以此为基础详细推导了双盘转、静子碰摩点的分布及运动微分方程。本模型既能同时描述转、静子的弯曲振动和扭转振动,又能描述转、静子间的轴向碰摩和径向碰摩,且轴向碰摩和径向碰摩既可以独立发生,亦可共同发生。所建立的力学模型为数值仿真分析,及进一步的研究径向-轴向复合碰摩系统的弯扭耦合非线性振动特性奠定了基础。