中空夹层金属管混凝土构件抗冲击有限元分析

以外管分别为Q345钢、奥氏体304级不锈钢和T6061铝合金材质的圆中空夹层金属管混凝土构件为主要研究对象,借助有限元软件ABAQUS,模拟该类构件受到低速横向冲击的动态响应,讨论材料对抗冲击性能的影响。同时与另一种截面形式的钢管混凝土-空管构件的力学性能进行对比,计算提取了冲击力时程曲线、跨中变形时程曲线。分析结果表明:在管中填充混凝土可以有效地改变结构的破坏形态,减小结构局部变形,以整体弯曲变形为主,增强结构的抗冲击能力;从铝合金、Q345钢到不锈钢材料,抗冲击能力依次增强,同时随着冲击能量的依次增加,不锈钢材料最终的抗冲击性能也远优于其他材料。     

中空夹层不锈钢钢管混凝土构件的侧向撞击试验及有限元分析

利用DHR9401落锤式冲击试验机完成了6组、3种工况的不锈钢圆管-混凝土-钢管组合构件的侧向撞击试验。试验中记录了冲击力时程曲线,并获得了试件的整体残余变形和破坏模式。试验结果表明:随着冲击高度的增大,试件的冲击力平台值、冲击时间增大,整体变形及局部变形增大;随着空心率的增大,试件平台段趋于不稳定,峰值段逐渐消失,抗冲击性能下降。在试验研究的基础上,采用ABAQUS建立了其有限元分析模型。与试验结果的对比分析表明,采用文中建立的有限元分析模型所得计算结果与试验结果具有良好的一致性。     

方中空夹层钢管混凝土压扭构件的试验及有限元计算研究

以长细比、空心率和轴压比为变化参数,对7根方中空夹层钢管混凝土和1根方实心钢管混凝土压扭构件进行试验研究。试验结果表明:所有试件表现出良好的延性,夹层混凝土出现约45°的斜裂缝,混凝土未破碎;当轴压比较小(n≤0.3)时,轴压比越大,抗扭承载力越大;当轴压比较大(n0.3)时,轴压比越大,抗扭承载力越小。采用有限元方法对试件的扭矩-转角关系曲线进行模拟,两者符合良好。     

基于有限元理论的中空夹层钢管混凝土塔架静力分析

有限元理论可以从整体把握节点力学的性能特点,固体力学中涉及到的非线性问题,若用线性分析,则会引起结构的刚度是固定的,荷载与位移呈现相应的变化关系;但塔架的结构刚度是变化且非线性关系的。基于有限元理论,本文在三种工况条件下,对塔架进行分节点应力分析,对比不同工况下塔架的应力与位移状况,最后得出塔架易受扭曲部位,因此需要在设计中重点考虑。     

方中空夹层钢管混凝土横向局压性能研究

为研究方中空夹层钢管混凝土的横向局压性能,利用ABAQUS软件建立了非线性有限元分析模型,同时以压杆与试件外边长比和空心率为参数,进行了6个试件的试验研究,分析比较了试件破坏形态、荷载 位移曲线、荷载 应变曲线和承载力模拟结果与试验结果的差异及其产生的原因。结果表明:横向局压荷载作用下方中空夹层钢管混凝土具有较好的力学性能;有限元模拟得到的方中空夹层钢管混凝土横向局压性能总体上与试验结果吻合良好。     

中空夹层钢管混凝土-钢管K形搭接节点抗震性能试验研究

主管为中空夹层钢管混凝土,支管为空钢管的K形搭接节点,按主圆支圆和主方支圆两种形式加工制作了4个节点,对节点两个支管通过同步往复加载,研究主管通过夹层混凝土加强的K形节点破坏模式、承载力、耗能性能等。分析了试件的滞回曲线、骨架曲线、承载力、延性系数、能量耗散系数等抗震性能指标。结果表明:未加强节点的破坏模式为主管表面塑性破坏,主管夹层灌混凝土的加强节点为支管拉裂破坏;主管夹层灌混凝土提高了节点的刚度和承载力,对于方管尤为显著,但对节点的延性影响不大;相比主圆支圆的未加强试件,夹层灌普通混凝土和粉煤灰混凝土的试件承载力分别提高了43. 7%和52. 1%,节点累积耗能分别提高了57. 6%和64. 0%;相比主方支圆未加强试件,夹层灌普通混凝土和粉煤灰混凝土的试件承载力分别提高了66. 7%和64. 7%,节点累积耗能分别提高了39. 8%和21. 7%,但主管夹层灌普通混凝土和灌粉煤灰混凝土对节点的加强效果区别不大。利用ANSYS软件对试验试件进行有限元分析,分析结果与试验结果吻合良好,并选用主管空心率、支主管直径比及支管径厚比进行参数分析。分析表明:随主管空心率的增大,节点耗能能力和...     

中空夹层钢管混凝土短柱的性能分析

对外管为方形中空截面或者圆形中空截面,内管为圆形中空截面的夹层钢管混凝土短柱的抗压性能进行了有限元分析。通过与一系列由不同研究者进行的试验数据进行对比,以证实有限元建模的有效性。归纳了平均应力与纵向应变的典型曲线、混凝土应力曲线、混凝土和钢管的交互曲线以及空心率对CFDST短柱性能的影响。对影响复合柱截面性能的重要参数也进行了分析。     

矩形中空夹层钢管混凝土轴压构件静力力学性能参数分析

采用正交试验设计方法分析一些关键参数的影响程度,利用建立的有限元模型分析矩形中空夹层钢管混凝土轴压构件在轴压情况下核心混凝土强度、名义含钢率、内外钢管屈服强度、截面长宽比、截面空心率等参数对其极限承载力及荷载-变形关系曲线的影响,得出了一些有益的结论。     

圆锥形中空夹层钢管混凝土偏压构件受力性能研究

将圆锥形中空夹层钢管混凝土用于风电塔筒或输电塔架时,为满足在塔筒内设置设备等需求而将该类构件空心部分加大。为研究该类构件的偏压受力性能,进行了12个大空心率下的圆锥形中空夹层钢管混凝土偏心受压构件的试验研究,主要试验参数为荷载偏心率和长细比。利用ABAQUS软件建立有限元分析模型,对圆锥形中空夹层钢管混凝土偏心受压构件的典型破坏模态和荷载-变形关系曲线进行模拟,所得计算结果与试验结果基本吻合。通过典型算例分析了受力过程中钢管和混凝土各自所承担的荷载和纵向应力分布情况,同时分析了内、外钢管与混凝土之间相互作用力的变化情况。结果表明：偏心率和长细比对圆锥形中空夹层钢管混凝土偏心受压构件承载力及刚度有显著影响;该类构件力学行为与等截面圆中空夹层钢管混凝土偏心受压构件类似,锥度的存在使破坏位置从等截面柱的中部上移到锥形柱的3/4柱高处(柱顶处),因此在设计大空心率圆锥形中空夹层钢管混凝土偏压(压弯)构件时应考虑柱头处加强。同时,对该类构件压弯承载力计算方法给出了建议。     

矩形中空夹层钢管混凝土轴压构件的试验研究

对6根矩形中空夹层钢管混凝土和1根矩形实心钢管混凝土短柱试件进行轴压试验,研究了内外钢管的长宽比对短柱的力学性能的影响。试验结果表明:比较内管相同的试件,外管截面尺寸较大者其轴压承载力略高;比较外管相同的试件,由于混凝土的减少和内管的局部屈曲,轴压承载力随内管的增大略有下降,本次试验中的实心钢管混凝土短柱的轴压承载力略高于中空夹层钢管混凝土短柱。同时用ABAQUS有限元软件对试件轴压全过程进行了模拟,计算结果与试验结果吻合良好。     

方钢管混凝土轴心受压柱耐火极限的有限元分析

用大型有限元软件ABAQUS建立方钢管混凝土柱三维有限元模型 ,采用热 力耦合的方法进行轴心受压柱耐火极限的非线性分析。用参数化手段 ,得出各个参数对耐火极限的影响 ,并得出耐火极限公式     

钢管混凝土柱耐火性的试验研究

通过对7个钢管混凝土柱的耐火试验,研究钢管混凝土柱在标准升温曲线下的力学性能和耐火极限.试验研究结果表明,由于钢管和混凝土的共同工作,且核心混凝土具有较好的吸热性能,从而使钢管混凝土柱具有较好的耐火性能,在柱子外围只需进行适当的防火涂料保护,即可达到<高层民用建筑设计防火规范(GB50045-95)>对柱结构所要求的耐火极限.本文的研究成果可为钢管混凝土工程进行防火设计时提供参考.     

钢管混凝土构件设计计算及可靠度分析

基于《建筑结构设计统一标准》(GBJ6 8- 84) ,应用结构可靠度分析的一次二阶矩法 ,分别对《钢 -混凝土组合结构设计规程》(DL - 5 0 85 /T - 1 999)和《战时军港抢修早强型钢 -混凝土组合结构设计规程》(GBJ- 2 0 0 0 )中有关圆钢管混凝土和方钢管混凝土轴压、纯弯及压弯构件的承载力设计公式进行了可靠度分析 ,分析结果表明 ,规程中设计公式基本满足统一标准对塑性材料可靠度指标的要求。     

中空夹层钢管聚氨酯复合构件轴压性能试验研究

为明确中空夹层钢管聚氨酯复合构件(PFDST)的轴压性能,对20个不同类型的PFDST构件进行静力加载试验。基于试验结果,对PFDST构件的轴压承载力、延性、工作机理和破坏模态等进行细致分析,并拟合PFDST构件的承载力计算式。研究结果表明:各构件均未发生脆性破坏,具有较好的稳定性能、变形能力和延性;构件的极限抗压承载力较名义抗压极限承载力提高较大,最大比值可达1.70。与试验数据的比较表明,考虑套箍率和长径比影响的PFDST轴向抗压承载力计算式具有较好的准确性。     

考虑混凝土浇筑过程的钢管混凝土水平构件受压性能非线性有限元分析

考虑了钢管混凝土构件中钢管的套箍作用,通过合理选择钢管和混凝土材料的本构关系,利用非线性有限元分析来模拟试验结果。最后着重对比了不同施工加载过程对钢管混凝土水平构件轴压性能的影响。     

低周反复荷载作用下L形钢管混凝土柱有限元分析

基于有限元ABAQUS软件建立L形钢管混凝土柱的三维有限元仿真模型,在验证模型有效性的基础上,研究L形钢管混凝土柱在低周反复荷载作用下的抗震性能,得到其破坏模式及荷载-位移滞回曲线,并对L形钢管混凝土柱的应力分布规律进行探讨。     

新型钢管混凝土柱-钢梁节点非线性有限元分析

针对以往钢管混凝土柱梁节点受力性能及应用中的缺陷,提出梁通柱断式新型加强环节点型式。通过ANSYS有限元软件分析其受力性能、节点破坏形态、承载力以及节点各参数对其约束刚度的影响,证明其能够实现“强柱弱梁”和塑性铰形成于环与梁交角处的抗震设计理念,具有较好的适用性。     

火灾下钢管混凝土结构梁-柱节点温度场的有限元分析

在确定材料的热工性能参数,考虑水蒸气等影响的基础上,建立包括升温和降温段的火灾下钢管混凝土柱-钢梁或钢筋混凝土梁连接节点温度场的有限元计算模型。算例分析结果表明,有限元模型计算结果与试验结果总体上吻合较好。