层板胶合木拱的蠕变屈曲

目的研究蠕变对层板胶合木拱的稳定承载力的影响规律．方法通过建立层板胶合木的蠕变本构模型,推导应力-应变的迭代计算公式,结合ABAQUS有限元软件,编制描述胶合本蠕变行为的用户材料子程序UMAT,提出判断拱发生蠕变屈曲的双重条件,用有限元法分析不同跨度、矢跨比和截面规格的层板胶合木拱的蠕变屈曲特性．结果得到了层板胶合木拱的荷载水平与蠕变屈曲临界时间呈指数衰减的关系．当荷载水平为40％时,蠕变屈曲临界时间接近15N;当荷载水平为35％时,蠕变屈曲临界时间增大到接近60N;蠕变屈曲承载力-临界时间曲线在35％的荷载水平处出现一条水平渐进线,荷载水平在35％以下,木拱不会发生蠕变屈曲．结论层板胶合木拱蠕变屈曲临界时间只与荷载水平相关,不受跨度、矢跨比和截面规格的影响．胶合木拱的长期稳定荷载为瞬时稳定荷载的35％．     

采用发泡聚苯乙烯保温砂浆芯材的夹芯叠合板受弯性能

为了提升装配式建筑预制夹芯保温叠合板（CSICPs）的工业化生产效率,从材料密度、吸水率、导热系数、抗压强度、抗折强度、压折比及软化系数等指标出发,借助正交试验设计方法,采用极差及方差分析,确定适用于夹芯保温叠合板的发泡聚苯乙烯保温砂浆（ETIM）的最佳配比. 在此基础上,针对2块ETIM夹芯保温叠合板、1块发泡聚苯乙烯（EPS）板夹芯保温叠合板及1块普通钢筋桁架叠合板进行受弯性能对比试验,分别从承载能力、荷载-挠度曲线、荷载-钢筋应变曲线及抗滑移性能方面展开分析. 结果表明：夹芯保温叠合板与普通钢筋桁架叠合板的受弯破坏过程类似,均经历弹性阶段、弹塑性阶段及破坏阶段;预制底板构造形式及芯材对夹芯叠合板的受弯性能有较大影响;采用ETIM芯材的夹芯保温叠合板的受弯性能优于采用EPS板的夹芯保温叠合板;钢筋桁架的配置对提升夹芯保温叠合板的受弯及抗滑移性能有较为显著的作用.     

混凝土强度影响GFRP板-混凝土组合梁力学性能研究

为研究GFRP板-混凝土组合梁的力学性能,利用ABAQUS有限元软件建立玻璃纤维增强复合材料(GFRP)加固混凝土梁模型,通过组合梁的荷载-跨中挠度曲线和承载力两个方面验证了建立模型方法的合理性。设计了C25、C30和C40三个不同强度等级混凝土的构件模型,分析并得出关于GFRP板-混凝土组合梁的力学性能的结论。结果表明:(1)在相同荷载下,组合梁的极限承载力随着混凝土强度等级增大而增大,延性随着混凝土强度等级增大而减小;(2)增大混凝土强度等级可以有效增大组合梁的极限承载力;(3)GFRP板可以提高组合梁的抗弯承载力;(4)GFRP板-混凝土组合梁主要分为弹性阶段和带裂缝工作两个阶段。     

GFRP筋混凝土板正截面疲劳性能试验研究

通过玻璃纤维聚合物(GFRP)筋混凝土板的疲劳试验,分析了疲劳循环次数对GFRP筋混凝土板剩余承载力、跨中挠度、GFRP筋应变、混凝土应变和裂缝的开展等的影响.试验结果表明,在疲劳荷载作用下,随着疲劳循环次数的增加,疲劳上限荷载对应的试件的跨中挠度不断增大,GFRP筋应变和受压区混凝土应变也大幅度增加,裂缝宽度显著变大.200万次疲劳循环后,试件的剩余承载力约为静力荷载作用下试件承载力的67%.     

纤维针刺轻量化热防护结构力学性能研究

本文以高超飞行器针刺轻量化热防护结构为研究对象,基于数值仿真方法,通过编写针刺纤维束、编织复合材料面板以及气凝胶夹芯材料的损伤与失效分析的UMAT子程序,研究了该热防护结构在典型面外拉伸、压缩荷载下的失效行为,同时本文开展了该针刺轻量化热防护结构在典型机械荷载下力学性能的实验测试工作,数值仿真结果与热防护结构试验件的面外拉伸、面外压缩、层间剪切实验结果吻合较好.     

三明治夹芯基座阻抗阻尼隔振特性分析

利用复合材料良好的阻尼特性和结构可设计性,将目前的刚性基座替换为三明治夹芯基座,分析了基座阻抗和阻尼对隔振效果的影响;设计了直骨架和曲骨架2种夹芯基座结构形式,对支撑骨架厚度和曲率半径等结构参数对基座力学性能的影响进行了分析,并采用DMTA方法对高阻尼的聚氨酯芯材的损耗因子进行了测量;通过试验和有限元方法对2种结构形式的三明治夹芯基座静刚度特性进行了比较;采用激振器和偏心电机2种激振方式对夹芯基座进行了隔振特性试验研究,以功率流为隔振效果评估指标,分析了不同激振方案下2种夹芯基座的隔振效果.结果表明:通过对三明治夹芯基座的阻抗阻尼设计,能够有效地衰减高频驻波,具有较好的隔振效果.     

缝纫泡沫芯夹层结构低速冲击损伤分析

在缝纫复合材料泡沫芯夹层结构低速冲击试验研究基础上,文章开展了低速冲击损伤数值分析。首先利用有限元软件分别对未缝纫和缝纫的复合材料泡沫芯夹层结构低速冲击下的损伤面积进行了数值估算,发现两者的上面板损伤面积均大于下面板的损伤面积,但两者的主要损伤模式不同,未缝纫夹层结构的主要损伤模式为上面板损伤,而缝纫夹层结构主要以泡沫芯材压碎损伤破坏为主。有限元计算结果与试验结果吻合较好,证明文中所建立模型的正确性。随后模拟计算了冲击能量、上面板厚度、泡沫芯材厚度、缝纫密度、落锤冲击位置等五个因素变化对缝纫泡沫芯复合材料夹层结构损伤面积的影响,并进行了相关的理论分析。     

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．     

基于多孔结构的泡沫芯材纤维植入过程仿真分析

纤维增强泡沫夹芯复合材料预成体制备过程中，存在因硬质泡沫芯材多孔结构导致纤维植入工序中出现的掉渣现象，影响复合材料的力学性能。本文针对这种情况，以泡沫芯材纤维植入工序为研究对象，建立纤维植入工序过程的有限元模型。为更加准确地得到泡沫芯材内部结构的复杂性与随机性，基于MATLAB 绘制多孔结构构造泡沫芯材模型，通过 MATALB 软件建立随机生成孔洞的多孔结构模型，可以较为真实的模拟出泡沫 芯材的微观结构。借助 ABAQUS 有限元分析软件，对纤维植入过程进行有限元仿真，预测冲孔后泡沫芯材内部的孔柱形状。最后进行实验验证，实验数据与仿真结果接近，验证了仿真方法的可靠性，为减小纤维植入过程中的掉渣现象提供了重要的参考依据。     

GFRP筋活性粉末混凝土梁正截面抗裂度计算方法

为研究GFRP筋活性粉末混凝土梁抗裂性能,进行8根GFRP筋活性粉末混凝土梁受弯性能试验,获得这类梁的开裂荷载试验值.参照普通钢筋混凝土梁正截面抗裂度计算方法,结合活性粉末混凝土受拉应力-应变关系,建立GFRP筋活性粉末混凝土梁正截面抗裂度计算模型,得到与配筋率成线性关系的截面抵抗矩塑性影响系数的计算公式.将按此公式计算得到的开裂荷载计算值与试验值进行对比,结果表明两者吻合良好.由此得到GFRP筋活性粉末混凝土梁正截面抗裂度计算方法.     

Zn-22Al泡沫夹芯复合板的三点弯曲性能

以Zn-22Al(ZA22)基泡沫材料为芯材,LY12铝板为面板制备了泡沫夹芯复合板。研究了泡沫夹芯复合板的三点弯曲行为,观察了复合板的破坏模式,分析了复合板弯曲性能的影响因素,运用层合梁刚度优化理论探讨了其机理。研究结果表明,ZA22泡沫夹芯复合板的三点弯曲载荷-位移曲线可按线性段、非线性段和失稳段表示其特征;其弯曲极限载荷随孔隙率的增大而减小,并且泡沫夹芯复合板表现出明显的层合效果。三点弯曲载荷作用下,泡沫夹芯复合板的主要失效模式为芯材的剪切破坏。     

GFRP-RPC组合双层交通梁桥的弹性性能试验研究与有限元分析

设计了一种面向双层交通的GFRP-RPC组合梁桥,该梁桥由GFRP材质的两榀桁架及带肋平板通过胶栓混合连接而成,通过浇筑自密实RPC混凝土形成组合梁桥整体。对组合梁桥缩尺模型（1:8）进行多工况的拟静力加载试验和有限元分析,并对其弹性工作性能进行研究。结果表明：浇筑RPC后,梁桥的刚度约提高2.6倍,表明此类GFRP、混凝土组合形式有利于结构合理受力,下部加载时,梁桥变形约增大10%,对结构较不利;弦杆受力符合平截面假定,组合结构受力合理;上、下弦杆分别为压弯、拉弯受力状态,上、下部加载时,下弦杆拉应力分别约为上弦杆的1.5倍和2.5倍,下弦杆为薄弱弦杆;斜腹杆受拉,直腹杆基本呈受压状态,上、下加载方式影响直腹杆的受力形式,下部承载设计时需考虑局部拉、压应力较大的情况;顶板侧面混凝土受压,底板侧面混凝土受拉,腹杆设置有利于板面混凝土均匀受力。     

桥面铺装层混凝土掺用聚丙烯纤维的工程应用

结合某大桥桥面铺装层混凝土工程，阐述了聚丙烯纤维混凝土的特性及其工作机理。在桥面铺装层混凝土中掺用聚丙烯纤维能够增强其抗拉、抗折、抗渗、抗冲击能力，并起到阻裂增韧的作用。对该桥桥面铺装层混凝土掺用聚丙烯纤维后的配合比进行了试验设计，现场试验和观测结果表明，对该桥桥面铺装层混凝土掺用聚丙烯纤维进行改性是非常有益的，该桥桥面铺装层聚丙烯纤维混凝土工程的设计和施工是成功的。     

山区公路曲线拱桥合理悬臂长度计算

为了研究山区公路曲线拱桥设计方法,以跨径120m、桥面平曲线半径400m、拱肋轮廓曲线半径900m的曲线拱桥为研究对象,根据桥面各种受力工况及桥梁本身的受力情况,通过整桥有限元模型分析,研究拱脚、1／4拱肋和拱顶处扭剪应力与桥面悬臂长度的变化关系,从而获得合理的桥面悬臂长度;同时通过对其他跨径进行有限元分析计算,得到不同跨径、不同平曲线半径桥面合理的悬臂长度,并给出了不同跨径、不同平曲线半径下桥面悬臂长度的计算公式。提出的设计方法可为曲线拱桥的设计提供参考。     

聚氨酯、挤塑夹芯板力学性能的有限元分析

为解决金属面聚氨酯夹芯板、挤塑板(XPS Expanded Polystyrene)被广泛应用却没有统一的设计公式,影响此类新型材料在实际工程中应用的情况.在36个抗拉、抗压、抗剪材性试验和72个构件试验的基础上,采用有限元方法得到聚氨酯、挤塑板夹芯屋面板和墙面板的抗弯承载力及弯曲变形,并分析其受力变形机理.最终给出聚氨酯、挤塑板夹芯屋面板和墙面板的承载力设计公式.通过对试验结果和承载设计公式计算结果的比较,说明了承载力设计公式的有效性.     

弯矩作用下玻璃钢内衬再生复合管稳定性能分析

为研究弯矩作用下玻璃钢内衬再生复合管的稳定性能,采用有限元分析软件,基于层间双线性本构关系,建立玻璃钢内衬再生复合管有限元模型,分析外管腐蚀程度和内衬层厚度对玻璃钢内衬复合管稳定性能的影响,得到复合管受弯作用的应力云图并提取弯矩-管道中心点位移曲线。结果表明:外管壁与玻璃钢内衬层之间的层间作用力在一定程度上限制了管道变形的快速发展,提高了复合管的极限弯矩与因屈曲导致管道失稳破坏前的抗变形能力。带腐蚀坑的复合管道的变形与应力主要集中在腐蚀坑最深处周围,随着腐蚀深度的增加,弯矩极值逐渐降低。     

空间管桁架混凝土组合梁受弯性能试验研究

设计制作了空间管桁架混凝土组合梁,通过组合梁的试验研究,得到了荷载-跨中挠度关系曲线、组合梁沿梁长方向的挠度曲线以及组合梁跨中截面应变沿梁高变化曲线,对比有限元分析结果表明：组合梁纵向应变沿梁高近似符合平截面假定;在整个受力阶段钢管桁架和混凝土翼板共同受力性能良好;组合梁在荷载作用下的抗变形能力较强;管桁架节点受力复杂,节点承载力是结构承载力的控制因素;有限元模型可以真实地反映实际结构的受弯承载力和挠度发展的情况。     

夹层梁纯弯曲正应力理论公式推导与实验分析

在材料力学实验中引入夹层梁纯弯曲实验,运用材料力学的理论方法对夹层梁弯曲正应力理论计算方法进行推导．通过采用电测法测量指定截面上的弯曲正应力,将实验值与理论计算值比较．经过比较可知,夹层梁纯弯曲时满足平面假设条件,理论计算公式可行．     

Dynamic response of ultralight all-metallic sandwich panel with 3D tube cellular core to shallow-buried explosives

The underbody of a vehicle system, either military or civil, is typically made of a relatively thin metallic plate, thus vulnerable to mine blast attacks. To improve the blast resistance, a multitude of protective structures have been proposed as attachments to the thin plate. In the present study, a novel ultralight all-metallic sandwich panel with three-dimensional(3D) tube cellular cores mounted to the vehicle underbody was envisioned as such a protective system. A metallic substrate(mimicking vehicle bottom)was placed above the proposed sandwich panel to construct a sandwich-substrate combinative structure. A series of sandwich panels having 3D tube cellular cores were fabricated via argon protected welding and laser welding. Mechanical responses of the combinative structure subjected to the denotation of 6 kg TNT explosives shallow-buried in dry sand were experimentally measured. Full numerical simulations with the method of finite elements(FE) were subsequently carried out to explore the physical mechanisms underlying the observed dynamic performance and quantify the effects of key geometrical parameters and connection conditions of the protective system. The performance of the proposed sandwich panel under shallow-buried explosives was also compared with competing sandwich constructions having equal mass. Finally, a preliminary optimal design of the 3D tube cellular core was carried out.     

桥涵桥面混凝土铺装与复合铺装结构设计

结合桥面混凝土铺装的试验研究和有限元分析结果，对桥面混凝土铺装破坏的力学机理进行了阐述，初步提出了其设计标准。同时对复合铺装结构的计算模型作了探讨，并对复合铺装结构由于沥青混凝土加铺层与下部混凝土结构存在的弹性模量的差异。引起的下部桥梁结构应力重分布进行了分析。