冷弯薄壁卷边槽钢开孔腹板屈曲性能分析

本文用有限元方法分析了受压卷边槽钢开孔腹板的屈曲性能,给出了与孔径d、相邻板件宽度a有关的开孔板稳定系数K的计算公式。通过对所作21根腹板带孔的冷弯薄壁卷边槽钢短柱段试验结果的分析,讨论了开孔腹板的屈曲特点,提出了确定开孔腹板屈曲荷载的方法。理论计算与试验结果吻合较好。     

腹板开孔Σ形复杂卷边槽钢轴压承载力试验

以不同截面形式的腹板开孔薄壁钢构件轴压性能为研究对象,分别对复杂卷边槽钢、Σ形复杂卷边槽钢两种截面形式,共10根腹板开孔轴压简支柱进行了承载力试验。试验结果表明,与相同用钢量下的腹板开孔复杂卷边槽钢相比,腹板开孔Σ形复杂卷边槽钢轴压构件的承载效率可提高30%~50%。与相同条件下的不开孔构件轴压试验相比,开孔构件的破坏模式基本不变,但破坏位置多发生在孔洞附近。利用有限元软件对试验进行模拟分析,模拟结果与试验结果吻合良好。以此为基础,采用有限元模拟对比了相同截面形式下腹板开孔和不开孔轴压构件的承载效率和应力云图,结果表明,与同截面的不开孔构件相比,腹板开孔复杂卷边槽钢的承载效率平均下降6.15%,腹板开孔Σ形复杂卷边槽钢的承载效率平均下降25.57%。孔洞的存在改变了构件的应力分布情况,较大应力区域和最大应力点均出现在孔洞附近。     

槽钢腹板开长圆孔装配式耗能支撑的滞回性能分析

槽钢腹板开长圆孔装配式耗能支撑是在中心支撑斜杆两端设置腹板开孔槽钢组成,在轴力作用下可避免传统中心支撑斜杆受压失稳.采用ABAQUS有限元软件建立了槽钢腹板开长圆孔装配式耗能支撑有限元分析模型,分析了槽钢开孔腹板设计参数变化对耗能支撑滞回性能的影响.有限元分析结果表明:槽钢腹板开长圆孔装配式耗能支撑主要依靠端部槽钢开孔...     

腹板开孔组合梁柱子结构抗倒塌性能研究

腹板开孔梁因可提高空间利用率、经济美观、降低自重等特点被应用于钢结构建筑物中,而关于此类结构的抗倒塌性能研究较少,因此,有必要对此类结构的抗倒塌性能及关键参数进行研究.本文利用ABAQUS软件建立腹板开孔组合梁柱子结构的精细化有限元模型,以组合梁柱子结构的静力加载试验结果作为校验,验证了有限元建模方法的正确性.在此基础上,分析了开孔端距、开孔直径对腹板开孔组合梁柱子结构抗倒塌性能的影响,结果表明：不同的开孔端距会影响子结构边柱孔的破坏情况,而不同开孔直径会影响结构的断裂位置;模型的承载能力与开孔端距呈正相关,与开孔直径呈负相关;开孔端距与开孔直径对子结构的抗力发展影响较大.通过给出上述参数的合理取值范围建议,为腹板开孔组合结构抗倒塌设计提供依据.     

装配式H型钢腹板开孔耗能支撑的滞回性能

装配式H型钢腹板开孔耗能支撑是由腹板开孔H型钢和传力槽钢通过螺栓连接组成的新型耗能支撑,能有效避免支撑构件失稳。为研究这种支撑的耗能能力及破坏机理,对试件进行低周往复加载试验及有限元模拟分析。结果表明：装配式H型钢腹板开孔耗能支撑滞回曲线饱满,耗能能力强,变形能力好。在轴向荷载作用下,试件主要依靠开孔腹板孔间短柱进入塑性耗能,在加载过程中,孔间短柱端部为薄弱部位,首先进入塑性,并最先发生断裂,随着加载的深入,孔间短柱中间部位进入塑性的面积越来越大。加载过程中,螺栓与槽钢始终处于弹性状态。试件最终因孔间短柱断裂导致破坏。H型钢耗能腹板长度相同时,腹板宽度越宽、孔间短柱高宽比越大,耗能支撑承载力与刚度越小、变形能力越好,孔间短柱高宽比在5~8之间较合理。建议长圆孔端部圆弧到螺栓孔中心最短距离控制在1.2d₀~1.5d₀之间。改变长圆孔圆弧半径对支撑的力学性能影响很小。H型钢腹板宽度相同时,腹板长度越大,承载力与刚度越大。给出了装配式H型钢腹板开孔耗能支撑的设计方法与极限承载力公式。     

梁腹板开圆孔钢框架的抗震性能分析

为研究梁腹板开圆孔各参数对钢框架的抗震性能影响,对梁腹板开圆孔整体钢框架的不同开孔位置、不同开孔大小建立了10个试件模型并进行非线性有限元分析,结果表明:通过对梁腹板的适当削弱能起到使框架在强震作用时塑性铰远离节点域,增加了结构的延性和耗能能力,且框架的承载能力降低不大,因此,梁腹板开圆孔型钢框架具有良好的抗震性能,并根据有限元比较结果为设计和施工提出了建议.     

组合梁新型连接件抗剪性能试验研究

抗剪连接件主要用于承担混凝土翼板与钢梁上翼缘之间的纵向剪力,是保证钢-混凝土结构构件共同受力、协调变形的关键部件.提出一种新型连接件,即在倒T型截面钢梁腹板上边缘部分开孔,钢梁腹板开孔上边缘焊接连续的蛇形钢筋,并将混凝土浇入其中从而形成连接件传递剪力.通过7组共15个推出试件的极限承载力试验,研究了该推出试件的破坏过程、破坏形态;考察了混凝土强度、钢板开孔、蛇形钢筋、贯通钢筋、配箍率等单因素对该型连接件极限承载力的影响;提出了新型连接件抗剪承载力计算公式;分析了连接件的黏结滑移性能.试验结果表明:在同等条件下,新型连接件极限抗剪承载力比普通开孔板连接件有较大程度的提高,表现出较好的延性.     

双层均布荷载作用腹板开孔混凝土简支箱梁模型试验研究分析

为实现城市双层交通,以1∶6比例设计了腹板开孔混凝土箱梁,对其在双层均布荷载作用弹性工作状态下的受力性能进行了试验研究。基于试验结果建立有限元模型对其进行分析,在理论值与试验值吻合的基础上,讨论了开孔与否对试验梁弹性阶段受力性能的影响。研究表明：均布荷载作用在双层箱梁底板其实测跨中挠度比相同荷载作用于顶板时增大9.7％,底板加载对腹板开孔混凝土简支箱梁的挠度有较大影响;较不开孔箱梁而言,各工况作用时开孔箱梁跨中挠度增大22.9％～28.1％,且开孔梁在各工况作用下截面剪力滞系数增大,最大增大量值达62.0％。因此,腹板开孔对承受双层荷载钢筋混凝土简支箱梁抗弯受力性能有较大影响。     

梁腹板开圆孔节点的组合效应影响研究

考虑混凝土楼板后,利用ANSYS分析了梁腹板开圆孔梁柱节点的应力应变分布,节点塑性区的分布及发展过程;比较了在考虑楼板及不考虑楼板情况下,节点受力性能的区别;研究了腹板削弱半径和离柱表距离两参数对节点的影响。分析结果表明,在研究腹板开圆孔梁柱节点抗震性能时,应考虑混凝土板的组合效应。     

基于构造参数的开孔板抗剪连接件连接性能的试验研究

开孔板抗剪连接件是近年来出现的一种新型连接形式。为了研究开孔板抗剪连接件连接性能,制作了不同构造参数的剪力连接件推出试件,通过在单调静力荷载作用下的推出试验,测试了钢梁与混凝土翼板界面的相对滑移量、贯穿钢筋应变、开孔板孔周应力,得到了不同构造参数的开孔板抗剪连接件试件的荷载-相对滑移曲线、荷载-贯穿钢筋应变曲线、荷载-开孔板孔周Mises应力曲线及破坏形态等。结果表明:开孔板中增加穿钢筋及增大贯穿钢筋直径能较大的提高连接件连接性能,增大孔径对提高连接件性能的作用较小。     

分布器结构对气固鼓泡流化床内气相分布影响的数值模拟

根据双流体模型,利用计算流体力学软件Fluent 6.3,在布风板开孔率Φ=3.86%时,对6种布孔方式不同的流化床中气相的分布特性进行了数值模拟,得到了各布孔条件下气相分布规律。结果显示,均匀布孔流化床内产生大量的气泡,气泡分布不均且存在大片流化率很低的区域。在各不均匀布孔流化床中,大小孔间隔排布布风板流化床(E型布风板流化床)内产生的气泡相对较小且分散性较好,气相速度矢量分布较分散均一,流化效果最好。与均匀布孔流化床相比,E型布风板的流化床轴向气相压力脉动更小,径向等压线分布更平缓,表现出轴向和径向气相分布更均匀,对鼓泡流化床的优化设计最有参考价值。     

穿孔管曝气效率的三维数值分析

曝气池的设计及运行是影响活性污泥过程工作效率的主要因素之一。运用FLUENT软件对曝气装置为穿孔管的曝气池内气液两相流动进行了三维数值模拟,对比了相同曝气量条件下不同数量孔眼下的曝气效率,在本文所模拟的工况下采用四孔穿孔管曝气时曝气效率最高。     

新型空心球结构的压缩力学性能

提出新型空心球结构,该结构是将球体上穿孔的空心球按照体心立方体进行排列和连接.通过实验研究了3D打印的单胞和胞元组合结构的压缩力学性能,建立单胞结构的三维有限元数值模型,实验结果验证了有限元模型的有效性.通过数值模拟研究穿孔空心球壁厚和孔径对结构弹性模量以及初始屈服应力的影响.结果表明,单胞结构的变形行为包括弹性变形、坍塌变形以及结构的自接触行为;多胞组合结构的变形过程包括弹性阶段、大变形阶段以及致密化阶段,其中大变形是由结构的层层连续坍塌变形所导致的;结构的弹性模量和初始屈服应力随壁厚的增大而增大,随孔径的增大而减小;与壁厚变化相比,结构的力学性能对孔径变化更为敏感.     

混凝土梁内现存应力钻孔释放过程数值模拟

本文采用基于Lagrangian理论的三维线性有限单元方法模拟了预应力混凝土内现存应力的钻孔法释放过程.通过外加载荷应力场模拟现存应力,用应力释放率描述释放规律,用单元生死技术模拟钻孔过程,研究了局部应力状态及应力水平、钻孔直径、钻孔间距等因素对弹性应力释放规律的影响.结果表明:应力释放值依赖于应力初值、钻孔直径和深度;完全释放深度随孔径增大而增大,但与应力初值无关;而用应力释放率和相对钻进深度(h/d)描述的释放曲线不受钻孔直径、释放区域的应力状态和初值变化的影响,具有广泛适用性.最后,通过试验验证了本文计算结果的正确性.     

火筒加热炉大开孔封头应力应变试验研究

油田火筒加热炉密集大开孔封头的设计计算,因没有相应的强度计算标准在一定程度上限制了我国油田火筒加热炉技术的发展。采用电阻应变测量技术,对新型火筒加热炉大开孔封头进行了应力应变试验研究,得到了封头的应变和应力分析规律,给出了大开孔封头允许的工作压力。试验结果表明,大孔边缘圆周处应力应变较大,十字筋板对封头有一定加强作用。     

开孔式双钢管屈曲约束支撑承载力和滞回耗能的有限元分析

采用ANSYS建立了12个在支撑内核钢管轴向上开设单排长条孔的开孔式双钢管屈曲约束支撑有限元模型,通过低周往复轴向位移加载分析方法,研究了支撑的压(拉)承载力和滞回耗能性能受横截面上不同总开孔角度和开孔个数的影响,得到了开孔参数对压(拉)承载力和耗能指标的影响规律.     

混凝土多孔砖抗折强度的数值模拟

目的数值模拟混凝土多孔砖的抗折强度,分析内力受力性能和破坏机理．方法采用有限元方法对混凝土多孔砖的抗折强度进行非线性数值模拟．在模拟过程中,采用William—Warnke和Sargin模型分别模拟混凝土失效面和单轴受压时应力-应变关系．对多孔砖逐步施加均布荷载,提取的裂缝图揭示了混凝土多孔砖内部裂缝的发展．结果破坏最大应力分布在错排大孔内壁附近．随着荷载增加,提取出对应的裂缝分布图,揭示了多孔砖的破坏过程．与抗折试验对比吻合．荷载-位移曲线反映了多孔砖受力特性：破坏初始阶段成线性;当曲线出现拐点进入非线性阶段;当曲线再次出现拐点时,破坏进入加速阶段,非线性特征更加明显,直至破坏．结论为多孔砖的拓扑形状设计提供了理论依据．     

Experimental investigation of key parameters pertinent to multi-hole orifice throttling characteristic

This study firstly defines a set of arrangement rule for perforated holes of multi-hole orifice（ MO）, and then presents three critical geometrical parameters including total number of performated hole, equivalent diameter ratio and distribution density of perforated holes, which are to quantify MO structure. This paper built the throttling test apparatus for nice test MO plates, which were designed according to orthogonal theory. The experiments were conducted to investigate the effect of three critical geometerical parameters on the pressure loss coefficient of test MOs. Results show that equivalent diameter ratio is the dominant prameter affecting MO throttling characterstic.     

MEMS器件平板运动结构的空气阻尼分析

为保证常压封装的MEMS器件有期望的动态特性,需分析微结构的空气阻尼效应.采用ANSYS对运动板间空气阻尼进行了仿真分析.建立了压膜阻尼模型,利用稳态分析和谐波分析分别确定低频和高频工作时的阻尼效应,分析了运动板工作频率、速度、材料适应系数与空气阻尼的关系,并把无孔板和有孔板的阻尼进行了对比分析.结果表明:工作频率和结构参数是影响空气阻尼的重要因素,在板上开孔可控制阻尼系数和刚度系数.     

开孔矩形薄板应力分析的边界元法

本文根据边界元法的基本原理，利用编制的求解多连域具有体积力的平面问题的计算机程序，对无孔和开孔的矩形薄板的应力进行了分析和计算。计算结果表明，对于无孔的矩形薄板，数值解与解析解几乎相等，可见边界元法具有较高的计算精度；而对于开孔的矩形薄板，得出了孔口附近和内点的应力分布的一些重要结论，这对于理论研究和工程设计具有很重要的参考价值。