FRP筋和钢筋混合配筋混凝土梁受弯性能数值模拟及理论分析

近年来,FRP筋和钢筋混合配筋混凝土结构已逐渐成为土木工程界的研究热点问题之一。在试验研究基础上,应用有限元分析软件ANSYS建立了GFRP筋和钢筋混合配筋混凝土梁的数值模型,对其抗弯性能进行了有限元分析,提出了FRP筋和钢筋混合配筋混凝土梁名义配筋面积的概念,并结合中国《纤维增强复合材料建设工程应用技术规范》建立理论模型,对混合配筋混凝土梁的抗弯承载力和挠度进行了理论分析。通过与试验结果对比,证明了有限元模型的精确性以及基于《纤维增强复合材料建设工程应用技术规范》提出的理论计算模型对混合配筋混凝土梁的有效指导性。     

旋翼复合材料桨叶弹击损伤的有限元仿真分析

为研究旋翼复合材料桨叶在高速弹击情况下的损伤情况,本文通过有限元方法,对直升机复合材料桨叶翼型段的弹击损伤进行了仿真分析。建立了复合材料桨叶翼型段的有限元分析模型,采用在三维Hashin失效准则的基础上修改的编织布失效准则对桨叶中的复合材料单元的弹击损伤进行判断,基于ABAQUS软件编写了VUMAT材料子程序,并按照损伤形式对损伤单元的刚度进行折减。计算结果和试验结果的对比分析表明:仿真分析结果和试验结果具有良好的一致性,可见通过数值仿真可以直观地分析桨叶的弹击损伤,预测损伤范围,为桨叶结构的抗弹击设计和评价提供依据。     

高精度复合材料天线反射器结构与热变形仿真优化分析

针对卫星用高精度复合材料反射器,分别采用Hyperworks和Msc.Patran/Nastran有限元软件,对蜂窝夹层复合材料天线的强度、模态以及不同工况下的热稳定性进行了仿真分析,并采用Hyperworks对反射器进行了结构优化。通过仿真结果分析发现,采用两种软件的复合材料天线反射器的强度、模态和热变形数值解相近,说明Hyperworks和Msc.Patran/Nastran在复合材料结构和热变形仿真方面具有良好的通用性。同时,基频仿真分析结果与试验结果一致,说明仿真分析对于结构设计具有指导性。此外,对反射器结构优化使得结构重量降低了8.5%,基频提高了19.7%。     

严寒地区冻融混凝土内钢筋应力滑移模型及OpenSEES有限元模拟

在严寒地区冻融混凝土与钢筋局部粘结滑移模型的基础上,基于冻融混凝土内钢筋沿锚固长度的受力机理分析及迭代过程分析,建立了冻融混凝土内钢筋应力滑移计算方法,提出了冻融混凝土内钢筋的应力滑移关系骨架曲线。基于有限元计算软件OpenSEES,将推导的冻融混凝土内钢筋应力滑移关系曲线嵌套于零长度截面单元,并将该单元应用于梁柱纤维模型,对3根既有的冻融钢筋混凝土框架柱进行模拟,与试验结果进行对比分析。结果表明,冻融钢筋混凝土柱有限元模型的模拟结果与试验结果的符合程度良好,从构件层次验证了推导的冻融混凝土内钢筋应力滑移关系曲线具有较好的精度和可靠性。研究成果可为严寒地区冻融混凝土内钢筋应力滑移推导及有限元模拟提供理论参考。     

基于钢筋混凝土结构耐久性定量的BIM建模分析

针对钢筋混凝土工程安全方面存在不确定性，指标值与实测值相差较远的问题，提出钢筋混凝土结构耐久性定量BIM建模分析方法。分别从环境、材料和构件等方面探究影响结构耐久性的因素，以构件影响为主，计算混凝土碳化深度和钢筋锈蚀量；建立一个具有数据采集层、处理层和输出层的BIM模型层级架构；以碳化深度、混凝土强度、裂缝宽度为耐久性定量分析指标，将全部与钢筋混凝土结构相关的数据输入到BIM层级架构中，利用耐久性综合评定矩阵，定量分析钢筋混凝土结构耐久性。实例分析结果证明，该方法后得到的指标值与实测值较为接近，分析结果符合客观发展规律，有助于及时了解建筑的耐久性，方便养护。     

先进复合材料格栅结构力学性能仿真分析

以玻璃纤维增强聚丙烯基复合材料格栅结构为研究对象,针对格栅结构参数与格栅结构强度的关系,使用有限元分析软件Ansys对格栅角度和格栅厚度两个重要的结构参数进行仿真模拟。以等效应力和应力体积比大小为依据,考虑构件实际受力情况,作力学模型简化,通过仿真分析得出格栅角度与格栅厚度的理论优化值为42°和1.5mm,实现对热塑性复合材料格栅结构的最优化设计。     

复合材料开孔平板剪切稳定性研究

本文对复合材料开孔平板试验件进行剪切载荷下的稳定性分析。对厚度为2mm,铺层为16层的开孔平板进行剪切稳定性试验。采用工程算法对复合材料平板的临界屈曲载荷与剪切屈曲应变进行计算，该方法考虑了铺层与边界条件的影响。通过有限元仿真软件建立剪切平板模型，计算模型的屈曲模态，并将模态作为初始缺陷引入模型，通过有限元弧长法计算复合材料平板模型的非线性屈曲载荷及屈曲应变。对于平板模型，工程算法得到的剪切屈曲载荷、屈曲应变与有限元模型计算的结果基本吻合。对于带孔平板模型，利用有限元弧长法仿真得到剪切载荷作用下的应力分布及非线性屈曲载荷，与试验结果对比较好。通过有限元结果与试验、工程算法结果对比，验证了有限元模型的可靠性。基于验证过的有限元模型进行了参数化研究，评估了不同开孔直径对复合材料平板剪切屈曲稳定性的影响。研究结果表明，开孔会导致结构剪切屈曲载荷显著下降，孔边比为0.3时，为临界屈曲载荷最优的结构模型。开孔直径越大，结构的剪切屈曲载荷越小，孔边应变逐渐增大。     

玻璃纤维复合材料砂石冲击数值模拟与试验研究

本文总结以往砂石撞击的文献资料,得到砂石撞击时的速度和能量等参数。进行了砂石撞击复合材料平板的试验,并且建立了玻璃纤维复合材料平板砂石撞击的LS-DYNA有限元计算模型,将砂石撞击试验的结果与LS-DYNA有限元仿真计算的结果进行对比,使计算中的复合材料行为与试验中的行为相同。通过对砂石模型的编程处理,使计算中砂石的行为与砂石在撞击中的行为相一致。通过这种方法,得到了采用LS-DYNA软件计算砂石撞击时复合材料平板及砂石的准确参数及相关接触参数。在今后砂石撞击雷达罩的计算中,将复合材料平板的模型替换为雷达罩模型,即可形成准确的雷达罩与砂石撞击的有限元模型,再采用LS-DYNA进行雷达罩与砂石撞击的计算,便可得到可靠的仿真计算结果。     

轮胎硫化过程的有限元分析系统

介绍自行开发的轮胎硫化过程的有限元分析系统。该系统软件将轮胎硫化作为轴对称问题处理，考虑了由橡胶材料及橡胶基复合材料构成的轮胎非均质结构、橡胶基复合材料传热性能的各向异性及轮胎具有复杂截面形状的变厚度结构等问题。采用该软件对载重子午线轮胎进行仿真计算，计算结果与实际情况相符。     

基于有限元法的化工容器应力分析及结构优化

应用有限元方法对压力容器进行应力分析和结构优化在我国石油、化工等行业得到迅速发展。文中应用ANSYS软件对某化工厂化工容器反应釜进行应力分析,得出6个路径的一次应力和二次应力,并对容器结构进行了优化改造。该方法具有设计计算周期短、工作量小和结果直观等优点,具有应用推广价值。     

新旧混凝土粘结界面之仿真计算方法研究

工程建设领域存在大量的新旧混凝土粘结结构,新旧混凝土粘结性能出现问题而造成的影响日益突出。本文通过ABAQUS有限元软件建立装配式桥梁结构的仿真计算模型,通过改变新旧混凝土粘结部位材料的性质以有效模拟新旧混凝土的粘结性能;得到板梁桥荷载横向分布规律,与理论计算结果比较,说明有限元仿真计算方法的有效性及工程应用可行性。     

钢纤维对混凝土内钢筋锈蚀性能的影响

通过钢纤维混凝土中的钢筋锈蚀试验,比较素混凝土和钢纤维混凝土保护层开裂时间的不同,探讨了钢纤维对混凝土中的钢筋锈蚀性能的影响机理.建立了混凝土保护层开裂前钢筋锈蚀有限元计算模型,分析了钢纤维掺量对保护层锈胀开裂时间的影响.结果表明,掺入钢纤维可以延长钢筋混凝土的使用寿命,有限元计算出的混凝土保护层初裂时间与快速试验结果比较吻合.     

建筑结构设计中BIM技术的应用实践分析与研究

随着科学技术的进一步发展,各行业对于BIM技术的应用越来越广泛。在建筑结构的设计过程中,对于BIM技术的应用,能够有效提高建筑结构设计质量与水平。通过对BIM技术的应用,能够对建筑结构的相关资料进行收集,通过对BIM资料体系的建设和完善,对建筑结构设计过程中的内容进行分析和整理,从而更好地满足建筑结构设计的效率与质量。本文就BIM技术如何更好地应用于建筑结构设计之中展开了研究和分析,以期对提高建筑工程结构设计质量水平带来积极影响。     

弯曲应力作用下不同钢筋种类和保护层厚度珊瑚混凝土的钢筋锈蚀研究

通过自制设备对珊瑚混凝土构件进行弯曲应力加载试验，研究弯曲应力对珊瑚混凝土中不同保护层厚度下不同种类钢筋锈蚀的影响程度。通过ABAQUS有限元分析软件模拟钢筋珊瑚混凝土构件模型在弯曲应力作用下的应力大小和受力状态，并采用极化曲线、电化学阻抗谱分析对比分析不同种类钢筋在弯曲应力作用下的锈蚀情况。结果表明：自制设备可以较好地模拟弯曲应力和海洋环境耦合作用下的钢筋锈蚀情况；钢筋的耐腐蚀性能会随着弯曲应力的增大而降低；在一定保护层厚度范围(0～30 mm),增大弯曲应力对钢筋锈蚀的影响显著，但当保护层增大到一定程度(50 mm)时，增大弯曲应力对钢筋锈蚀的影响逐渐变小；弯曲应力对钢筋的影响程度由强到弱依次为HPB400钢筋、镀锌钢筋、304不锈钢钢筋。     

粘钢加固混凝土构件二次受力的非线性有限元分析

利用非线性有限元方法对粘钢加固混凝土构件进行了分析,该方法不仅能够求出结构内力和变形发展的全过程,而且能够描述二次受力后裂缝的形成和扩展,分析中考虑了混凝土开裂后切向刚度的折减,以及钢筋与混凝土、粘钢与混凝土的联结滑移的影响。通过实例对比分析表明,运用该方法计算的结果与试验分析结果是非常接近的,可有效替代试验分析方法,从而减少试验所需的大量人力、物力和资金。     

基于托架模型的Fibersim铺层设计方法研究

Fibersim是一款复合材料铺层设计及工业仿真专业软件，可以通过创建层压板等信息对复材零件进行定义并可以通过软件自带的导入导出接口实现铺层设计与有限元仿真之间的交互。本文利用Fibersim进行托架模型铺层设计，将设计完整的实际铺层等信息导入到仿真软件中进行有限元仿真并与基于理想铺层设计出的托架模型做对比，分析发现在模型受压时所得出的Mises应力结果图保持一致，验证了Fibersim联合仿真进行铺层设计的可靠性。对比分析了改变铺层顺序对受压托架模型的影响，结果表明，改变铺层顺序对应力结果无影响。     

基于ABAQUS的钢纤维/钢筋混凝土落锤冲击试验数值模拟

对不同钢筋分布钢纤维混凝土进行低速落锤冲击试验,根据数据采集仪得到的拟合力、位移与时间的关系曲线,得到初步结论,再通过ABAQUS有限元软件对冲击瞬态进行模拟,得到不同试件的挠度变形云图,可观察出应力分布情况。通过与试验现象及结论进行对比,说明了本次数值模拟所得结果具有较强合理性和有效性。     

BFRP筋增强珊瑚混凝土耐久性研究进展

随着远海工程建设对建筑原材料的需求量与日俱增,若由内陆向海岛运送原料,其运输费用高、时效性差等问题显而易见。对于岛礁工程建设而言,可就地取材,将珊瑚碎屑作为骨料并加入海水拌制成珊瑚混凝土,同时采用纤维增强复合材料筋(FRP筋)作为结构增强筋,可有效解决海洋环境下钢筋锈蚀等耐久性问题。玄武岩纤维增强复合材料筋(BFRP筋)的力学性能优越,但我国对BFRP筋的研发起步较晚,尚未有充分的理论经验,故应对BFRP筋增强珊瑚混凝土耐久性展开系统研究,以确保岛礁工程建设的安全性。基于现有试验研究进展,在分析BFRP筋、珊瑚混凝土材料基本力学性能的基础上,对BFRP筋的耐久性、珊瑚混凝土的耐久性、BFRP筋-珊瑚混凝土界面粘结耐久性,以及BFRP筋增强珊瑚混凝土结构耐久性进行系统地概述与总结,并对BFRP筋增强珊瑚混凝土耐久性的后续研究进行展望。     

电磁窗用蜂窝夹层复合材料内部缺陷超声C扫描检测

对某型号复合材料夹层结构内力情况进行分析,进行理论计算,建立力学模型;使用patrannastran大型有限元软件建立复合材料蜂窝夹层结构有限元模型,模拟试验件受力特点计算出蜂窝夹层结构失效过程,建立了合理的数学模型;采用ASTM C393试验标准对复合材料蜂窝夹层结构试验件进行试验,获得某型号复合材料蜂窝夹层结构强度,并将试验结果与计算结果进行对比分析,得出蜂窝夹层结构的受力特点及验证模型的准确性。     

装配式混凝土住宅建筑中BIM技术的有效应用

为进一步推动装配式混凝土建筑的升级发展,促进城镇化建设节奏的持续加快,以郑州某建设项目为切入点,对装配式混凝土住宅建筑中BIM技术的有效应用展开分析。重点研究BIM技术在混凝土住宅预制构件设计与生产、运输、现场施工、后期运维等多个环节的应用重点。证实了BIM技术在装配式建筑中的应用价值,也彰显了装配式混凝土建筑的优势。