滚石冲击闭孔泡沫铝夹芯板耗能缓冲机理研究

在山区构筑物外表面覆盖一层缓冲材料能有效减小滚石冲击危害,达到保护工程结构的目的。为此,将泡沫铝作为一种耗能缓冲材料引入滚石灾害冲击领域,并将其与钢板组合为夹芯板结构,采用静力压载试验及动力有限元对滚石冲击泡沫铝夹芯板动力响应进行分析,揭示泡沫铝夹芯板耗能缓冲作用机理。结果表明:泡沫铝及夹芯结构在进入屈服强度后有较宽的耗能缓冲平台,可吸收大量冲击能量;同时夹芯板结构可有效降低被保护物结构挠度变形,伴随夹芯钢板厚度不断增大,垫层冲击坑深度不断降低,被保护结构中心点变形有较明显下降,但过大的钢板厚度使得泡沫铝夹芯板整体刚度增强,反而不利于泡沫铝夹芯板能量耗散。因此,在泡沫铝缓冲垫层结构设计时,应综合考虑被保护物结构所容许的变形量及承受冲击力双重控制指标。     

聚氨酯弹性体夹芯板的屈曲性能研究

以聚氨酯弹性体为芯材、钢板为面板制备了聚氨酯弹性体夹芯板。通过试验研究了聚氨酯弹性体夹芯板的屈曲行为,观察了聚氨酯弹性体夹芯板的破坏模式,得到了临界屈曲载荷,同时建立了聚氨酯弹性体夹芯板的屈曲数值模型。研究结果表明,聚氨酯弹性体夹芯板的屈曲破坏形式为整体屈曲;屈曲载荷—位移曲线可分为两个阶段,最大值为临界屈曲载荷;数值计算结果与实验结果一致,验证了模型的有效性。     

泡沫铝夹芯板的粉末冶金制备工艺

采用包套轧制法成功制备出了泡沫铝夹芯板,该工艺使泡沫铝夹芯板的面板与芯层达到了冶金结合．重点研究了发泡参数对泡孔生长的影响及泡孔的演变行为．结果表明：发泡温度、冷却速度与最终的发泡效果密切相关．发泡过程中,夹芯板芯层泡孔经历了气泡的形核、长大和合并等过程．     

泡沫夹芯式复合材料结构抗弹性能试验研究

为了改善超高分子量聚乙烯纤维作为装甲材料应用的环境,设计了由聚氨酯泡沫、超高分子量聚乙烯纤维和玄武岩纤维组合形成的夹芯式防护结构,并分别对相当面密度下的单独钢板、前置钢板/夹芯板和单独夹芯板3种形式的防护结构进行了弹道试验.结果表明:夹芯板结构的使用能够较大程度的提高等面密度装甲结构的防护能力,且增加夹芯板在装甲结构中所占比重,或增加超高分子量聚乙烯在夹芯板结构中所占比重,都能提高装甲结构单位面密度的吸能量.同时,泡沫层的使用在一定程度上有利于发挥超高分子量聚乙烯纤维的抗弹吸能特性,而相同厚度软泡和硬泡对其影响相差不大.研究结果可为合理设计轻型防护结构提供参考.     

聚氨酯泡沫夹心板预埋螺栓拉脱试验研究

以聚氨酯泡沫为芯材,纤维增强复合材料为面板制备了聚氨酯泡沫夹芯板。通过拉脱试验研究了聚氨酯泡沫夹芯板预埋螺栓的拉脱行为,观察了聚氨酯泡沫夹芯板的破坏模式,分析了其破坏机理。研究结果表明,聚氨酯泡沫夹芯板预埋螺栓的拉脱载荷—位移曲线可分为芯子剪切破坏阶段和面板与芯子脱粘阶段两个阶段构成;失效过程为首先在芯子中产生裂纹,裂纹沿着斜约45°向上部周围扩展一直延伸到面板处,接着面板和螺栓一起被拉起,使得面板和芯子开始脱粘直至彻底破坏,脱粘区域基本呈弧形条状分布在中心螺栓的两边,面板上白色的区域也存在基体的损伤。     

单轴压缩载荷下夹层梁结构屈曲及皱曲模拟研究

泡沫夹层结构以其较高的比刚度及比强度特性在航空航天等领域具有巨大的应用潜力,但当夹层结构作为主承力部件承压时可能带来复杂的屈曲及皱曲稳定性问题.文章基于有限元分析软件Ansys,建立了铝面板泡沫夹层梁结构的二维有限元模型,研究了夹层梁结构在单轴压缩载荷下结构临界失稳载荷与屈曲失效模态的内在关系,并分析了芯材厚度、芯材弹性模量等参数对夹层结构稳定性的影响规律.研究结果表明:芯材-面板的厚度比及弹性模量比对夹层结构的屈曲失效模态具有决定性作用,增加芯材厚度及选用较高弹性模量的芯材,可有效提高泡沫夹层结构的临界失稳载荷,文中研究结果可为泡沫夹层结构的优化设计及工程应用提供理论依据.     

双核芯全钢防屈曲支撑的设计与试验

为了解防屈曲支撑作为抗侧力构件的性能,设计一种可拆解组合的全钢双核芯防屈曲支撑,并通过拟静力试验,研究了其承载能力和耗能特性.首先通过一个单核芯试件的试验发现了设计和锚固的不足,改进后成功获得了单、双核芯试件的荷载位移曲线和低周疲劳曲线,并通过研究曲线特征和规律,取得了强度、变形、耗能等设计参数,最后用Bouc-Wen模型对防屈曲支撑进行了地震作用下的数值模拟.试验和分析结果表明:防屈曲支撑克服了普通支撑受压屈曲的缺点,滞回曲线拉压基本对称,呈饱满的梭形,具有较高的阻尼比,且往复荷载下耐疲劳.Bouc-Wen模型可以较好地模拟其滞回性能.所设计的双核芯支撑性能稳定,组装灵活,适合工程应用.     

硅酸钙-聚氨酯夹芯板的抗弯性能

为研究非金属面夹芯板受弯破坏时的力学性能,考虑芯材剪切变形的影响,利用力与变形的平衡微分关系,推导并简化在均布荷载和集中荷载作用下单跨简支夹芯板的弯曲变形与承载力计算公式．通过真空加载和沙袋堆载分别对硅酸钙-聚氨酯夹芯板进行了两组弯曲试验,并用软件ABAQUS进行了有限元模拟,分别得到其正常使用极限状态和承载能力极限状态时的变形和破坏荷载,以及相应的荷载-位移曲线．结果表明,理论计算简化公式、试验结果和有限元结果三者吻合较好,因而该理论简化公式可用于计算这种非金属面夹芯板的弯曲变形和承载力．     

复合夹芯楼板抗剪实验研究

对复合夹芯板进行了抗剪理论分析,进而建立了计算公式,经对复合夹芯墙板及改制的复合芯板板试验验证,理论计算与试验结果吻合较好,研究结果可供工程设计应用参考。     

冷弯薄壁受压C形截面局部屈曲荷载和承载力

为研究板组效应对冷弯薄壁受压C形截面局部屈曲荷载和承载力的影响,对组成其截面各板件局部屈曲时的变形协调情况进行理论分析,提出考虑该效应的腹板局部屈曲计算模型,基于能量法和静力平衡条件推导了冷弯薄壁受压C形截面局部屈曲荷载的解析解,并分别与有限条法和中国规范GB 50018—2002规定的方法进行对比.将所推导的解析解引入直接强度法,对21根冷弯薄壁C形受压短柱试验的承载力进行计算,并分别与承载力试验结果和按GB 50018—2002规定方法计算的承载力进行对比分析.结果表明:在屈曲荷载方面,本文推导的解析解合理可靠,而按中国规范规定的方法则存在系统误差,当截面高宽比小于4.5时,其结果偏于保守,当截面高宽比大于4.5时,其结果偏于不安全;在承载力方面,按本文方法计算的承载力与试验结果较为接近,合理可靠,而按中国规范规定方法计算的承载力较保守,并且随着截面宽高比的增大,保守趋势不断增大.     

单轴对称薄壁钢压柱局部和整体相关作用

通过27根剖分T型钢压杆试验,借助通用有限元软件对单轴对称钢压杆的整体与局部相关屈曲做了计算分析,分析时考虑了残余应力、几何和材料的非线性等因素的影响.分析结果表明,畸变变形不容忽视,整体分析时应考虑局部屈曲和畸变屈曲的影响,三者不宜分开考虑.按照等稳定原则设计,薄壁构件对初始缺陷较为敏感,整体和局部相关作用明显.     

屈曲前变形对压弯构件弯扭屈曲的影响

屈曲前变形对压弯构件的弯扭屈曲,既有产生附加弯矩的不利影响,又有形成反向拱的有利作用.通过引入参数α=1-N/NEx和β=1/(1-E_(I_y)/E_(I_x))~1/2来反映这2个因素的影响,并给出了考虑这2个参数与规范形式一致的计算公式.以常用型钢截面为研究对象,探讨了β对屈曲前变形压弯构件弯扭屈曲的影响,研究表明:可以不考虑I、HN型钢截面的压弯构件屈曲前变形的影响;适当考虑HM型钢截面的压弯构件屈曲前变形的影响;应该考虑HW型钢截面的压弯构件屈曲前变形的影响.以型钢截面作为研究对象获得的这些结论,适用于具有类似截面特性的焊接组合截面.以工程可以接受的误差5%为限得到:当N/NEx≥0.05时,应该考虑屈曲前变形的影响,否则,会使结构计算偏于不安全;当N/NEx0.05时,可以忽略不计其影响.     

肋环型索承网壳结构的稳定性和参数分析

为了确定索承网壳结构从稳定的平衡状态变为不稳定平衡状态的临界荷载和屈曲形状,选用梁单元、杆单元和索单元的组合有限元模型,以一实际工程为例,采用分块Lanczos法进行特征值屈曲分析;采用牛顿-拉裴逊法和弧长法进行初始缺陷的非线性屈曲分析.通过改变结构参数、几何参数等因素,较系统地研究了肋环型索承网壳结构的稳定性特性,施加合理的预应力可使其屈曲强度比单层超扁网壳大得多,承载能力提高显著等结论,对其结构受力性能分析研究以及工程应用有参考价值.     

四边简支薄板在非均匀分布线性荷载作用下的弹-塑性屈曲问题

本文根据文献〔1〕、〔2〕对四边简支薄板在单向非均匀分布线性荷载作用下的弹-塑性屈曲问题进行了分析,并与文献〔3〕有关弹性薄板屈曲的结果作了比较,在同样的屈曲应力下,前者的有限宽度比较后者降低约10%,为今后修订钢结构设计规范提供了理论依据。     

圆管钢结构稳定性的有限元分析

利用有限元软件ANSYS对圆管钢结构进行了稳定性分析,并且界定出该分析方法的适用范围,为该类钢结构稳定性的数值分析和设计提供了依据。分析主要采用特征值屈曲方法,将经ANSYS特征值屈曲分析得出的结果与经验公式和欧拉公式得出的结果相比,发现ANSYS屈曲分析方法必须在一定条件下才适用于解决稳定性分析问题。     

由能量原理计算圆管中管柱蛇曲时的变形

为了计算管柱变形,并确定管柱上任意点在井筒中的精确位置,通过能量原理、正弦曲线弧长与弦长的关系及其椭圆积分等基本知识,建立了管柱蛇曲 (即:正弦屈曲 )时考虑自重、压力、摩擦力及摩阻共同作用下的变形计算方法.得出了管柱的蛇曲幅度与管柱沿井筒轴线方向的位移之间的关系;并给出了求解问题的具体计算方法、步骤和注意事项.依此可以更精确地确定出管柱在井筒中的精确位置. 并对实例的计算结果与现场实测情况比较,具有良好的一致性.     

大型光栅在薄板稳定试验中的应用

本文介绍如何应用大型光栅进行薄板稳定试验．在对近４０块平板和加劲板复合应力状态下的稳定试验中，均取得较好结果．     

卷边槽钢梁受压翼缘畸变屈曲时的屈曲系数

通过对卷边槽钢梁畸变屈曲形式的分析，提出了受压翼缘屈曲系数ｋｆ的计算公式，并结合我国常用卷边槽钢的截面尺寸，提出了在受压翼缘屈曲系数ｋｆ≥４．０时板件长宽比α的限值以及在板件长宽比超过此限值时ｋｆ的最低值。指出了我国现行规范《冷弯薄壁型钢结构技术规范》（ＧＢＪ１８－８７）把受弯卷边槽钢梁受压翼缘的屈曲系数按轴心受压时的１．３５考虑过于保守。     

防屈曲支撑钢框架的抗震性能研究

本文采用ANSYS抗震性能软件,建立了防屈曲支撑钢框架有限元计算模型,通过建模计算验证了防屈曲支撑框架体系优越的结构性能.     

受压钢构件失稳的主动控制研究

阐述了受压钢构件失稳主动控制的设计思路,从理论上分析受压钢构件失稳主动控制的可行性,并且介绍了几种典型失稳控制技术的相关研究进展,并总结了失稳主动控制技术的设计和分析计算要点、适用性以及在受压钢构件失稳主动控制中需要进一步研究的问题。