螺旋弹簧截面形状对刚度与应力的影响

通过改变弹簧截面形状,研究如何增强弹簧刚度与优化弹簧表面应力分布。首先对非圆形截面的螺旋弹簧进行模拟分析,在固定弹簧截面面积和体积情况下,截面形状越扁,其刚度会越来越小;当卵形一截面高度为圆形截面的95%时,应力分布最佳;在固定弹簧外径和体积情况下,截面高度为圆形截面的85%时,有最佳的应力分布;截面高度为圆形截面的80%时,有最佳的刚度和最低的应力分布。     

矩形钢管截面延性等级和板件宽厚比相关关系

利用ANSYS软件建立矩形钢管截面有限元模型,对压弯荷载作用下的模型进行非线性分析,得到截面弯矩—曲率曲线.采用曲率定义截面延性,分析残余应力、初始几何缺陷、模型长高比、板件厚度比、板件宽厚比对截面延性的影响,并拟合得到通用宽厚比和截面延性系数的关系式.根据地震力计算时采用的结构影响系数大小划分钢管截面的延性等级.区分结构影响系数中是否考虑结构超强的影响,给出各级截面的结构延性需求和截面延性需求,利用截面延性系数计算公式反推相对应的通用宽厚比分界.引入板件宽厚比的比值和钢管截面屈曲系数,将通用宽厚比分界转换成组成截面的板件宽厚比相关关系,并提出相关关系计算公式.结果表明,残余应力和初始几何缺陷对截面延性影响不大,当屈曲半波数大于1之后,长高比对截面延性的影响也可以忽略.腹板和翼缘板间的相互作用对截面延性影响较大,在划分截面延性等级时,需采用板件宽厚比相关关系的形式.     

桩身变截面效应对异型摩擦桩承载性能的影响分析

变截面异型桩沿桩身每隔一定距离设置一个变截面环段,通过独特的桩土相互作用,在提升桩侧阻力的同时,充分发挥了桩身的结构强度。为了研究变截面效应对变截面异型桩承载性能的影响,采用有限元方法分析了变截面环数、变截面段直径对变截面异型桩桩周土体位移场、桩身轴力、桩段侧摩阻力的影响;采用规范经验公式和有限元计算的方法,对比不同土质条件下变截面效应对桩的竖向极限抗压承载力的影响。结果表明：当变截面异型桩竖向受荷时,桩周土的破坏形式由变截面环区域的局部破坏,逐渐转变为沿着桩变截面外径的整体剪切破坏;优化变截面的环数可提升变截面异型桩的竖向抗压承载力。变截面异型桩的桩身轴力和桩侧阻力的整体分布趋势同普通管桩一致,变截面段轴力和侧摩阻力远大于非变截面段,且桩身强度优势得到充分发挥。经规范经验公式计算得到的变截面异型桩极限抗压承载力,较数值计算结果偏于保守。该研究为变截面异型桩承载性能的理论分析和试验研究提供思路,同时为工程实际有效应用变截面异型桩提供参考。     

钢筋混凝土双向偏压构件截面非线性分析的割线刚度法

本文用三次多项式分段模拟混凝土和钢筋的非线性本构关系的方法，以平截面假定为基础，得截面内力平均关系，对钢筋混凝土弯压构件任意形状截面进行了非线性分析，推导出截面割线刚度矩阵的表达式以及截面内任意点应变，应力与截面变形，截面力之间的关系，刚度矩阵中系数可用格林积分公式和高斯数值积分法计算。     

冷弯新型箱形组合截面受压构件性能研究

为进一步优化冷弯截面的设计,并基于箱形截面具有双轴对称、抗弯扭刚度大的特点,应用冷弯∑形截面构件两两组合点焊,提出两种新型箱形组合截面——翼缘对焊箱形组合截面和翼缘叠焊箱形组合截面.采用非线性有限元的分析方法,通过对两类箱形组合截面及其单一加劲参数变化条件下轴压构件的屈曲模式、变形过程、荷载-位移关系曲线、应力-应变关系曲线等方面的研究,全面分析了两种新型截面构件的屈曲性能和受力性能.将两种新型截面构件与具有相同外形尺寸的单肢C形腹板加劲构件进行了截面平均应力、屈曲模式等方面的性能比较,证明两种新型截面构件与其单肢开口截面构件相比具有显著提高截面平均应力、构件刚度大,构件整体变形小等.     

带转换层高层建筑结构中转换梁截面设计方法的探讨

对带转换层高层建筑结构中转换梁截面设计方法进行了探讨，重点对转换梁截面设计的偏心受拉构件截面设计法、深梁截面设计法和应力截面设计法进行了研究，提出了转换梁截面设计方法的选用原则，可供实际工程设计时参考。     

不同截面流场的质子交换膜燃料电池模拟

流场对于质子交换膜燃料电池至关重要,采用流体力学计算软件Fluent的PEM模块对不同截面形状流道的质子交换膜燃料电池进行数值模拟和优化设计.研究表明,矩形截面、半圆形截面、三角形截面以及梯形截面流道的质子交换膜燃料电池性能相差不大,而变截面流道的质子交换膜燃料电池性能要远远好于其它非变截面流道的电池.     

高层建筑边角凹凸对体型系数分布的影响

通过风洞试验,研究多边形截面高层建筑边角凹凸对风载体型系数分布的影响.探讨不同边角凹凸的正方形及八角形等7种典型多边形截面的平均风压体型系数和极值风压体型系数的分布特征,并与规范十字形截面和CAARC标模进行比较;分析各种截面的风压敏感点位置,提出抗风最有利的截面形式.研究发现,0°风向角下迎风直角切角的体型系数与规范十字形有很大差异;十字形,深、浅锯齿,带凹槽的浅锯齿正方形截面的来流分离点不一致,凹槽可以缓和切角处的气流分离,使切角和中间区域的体型系数趋于一致;比较这4种截面形式,认为带凹槽的浅锯齿正方形截面为最优截面,浅锯齿正方形截面为最不利截面.     

RC构件正截面抗裂度的数值计算方法

本文通过钢筋混凝土矩形截面短粱的试验,探讨了跨高比、截面高度对正截面抗裂计算的影响,提出了考虑跨高比和截面高度影响的受拉边缘极限应变公式。在此基础上利用数值计算方法研究钢筋混凝土矩形截面短粱的正截面抗裂塑性系数,与试验结果比较符合性较好。     

变截面Timoshenko悬臂梁自由振动分析

为考虑剪切变形和转动惯量的影响,基于模态摄动法基本原理,提出了一种求解变截面Timoshenko悬臂梁自由振动问题的近似解法。这一方法是利用等截面Euler梁的特征值和模态,将变截面Timoshenko梁特征方程的偏微分方程组转化为代数方程组进行求解,从而得到变截面Timoshenko梁的特征值和模态。该方法适用于求解任意复杂截面型式梁的动力特性,无论梁的截面变化是否连续。随后对截面阶跃变化和线性变化2类变截面梁进行算例分析,数值分析结果表明,这一方法简单、实用,具有良好的精度。     

内翻U形外包钢组合梁正截面抗弯承载力分析

为研究新型内翻U形外包钢混凝土组合梁正截面抗弯承载力及其构造要求,以已有内翻U型外包钢混凝土组合连续试验梁为参照,建立该组合连续梁非线性有限元模型,模拟组合连续梁有限元模型的荷载跨中挠度曲线,并与相关试验结果对比,验证了该组合梁有限元模型的建模方法和参数选取的合理性与有效性。应用建立的组合连续梁有限元模型,分析了内翻外包钢混凝土组合梁正截面抗弯承载力的主要影响参数。综合内翻U型外包钢混凝土组合连续梁正截面抗弯承载力试验和模拟结果,提出采用简化塑性理论计算组合梁正截面抗弯承载力计算时,组合梁正截面抗弯承载力塑性理论计算值应乘0.96的修正系数。0.96倍组合梁正截面抗弯承载力塑性理论计算值与组合梁有限元模型模拟计算值相比较,发现二者十分接近,偏于安全,提出的组合梁正截面抗弯承载力修正简化塑性理论计算值具有足够的准确性和可靠性。     

方钢管混凝土柱—削弱钢梁端栓焊连接节点受力性能

采用三维实体单元,对“带内隔板的方钢管混凝土柱-削弱梁端钢梁栓焊连接框架节点”建立了考虑几何非线性、材料非线性和接触非线性的有限元理论分析模型,将有限元模型与试验模型进行对比分析,规律方面吻合较好,进而对“框架节点”在单调和低周反复荷载作用下的受力性能进行了数值分析,深入研究了其荷载-位移曲线、节点区梁端的应力分布规律、耗能能力及破坏特征。研究表明：各种粱端削弱节点P-△曲线的初始刚度和梁端无削弱节点的初始刚度基本相同;梁端削弱节点的承载力比梁端无削弱节点的承载力有所降低,但降低幅度不大;梁端削弱节点均能够将塑性铰外移致梁端削弱区域;各种削弱形式的梁端削弱节点均表现出良好的延性及耗能能力,具有较好的抗震性能。     

梁纵截面单位长度法向内力计算公式

用纵截面把梁分成两部分,将梁横截面的内力分解到这两部分的横截面上,同时在纵截面上也得到对两部分的作用力,利用两的平衡条件和纵截面上的变形协调条件建立求解方程,推导出梁纵截面单位长度法向内力的计算公式。该公式经例题检验,在狭长矩形截面梁受均布力时,能得到纵截面正应力的精确解;在狭长矩形截面梁受正弦波型分布力时,当载荷集度变化不大或梁足够细长,也能得到足够精确的纵截面正应力。并对Ｎｏ．６３ｃ工字钢梁受     

起重机主梁截面风力系数预测及结构优化设计

为解决传统计算流体力学(computational fluid dynamics, CFD)方法获取港口起重机主梁截面风力系数过程繁琐、难以实现结构快速优化设计的关键技术难题，提出了一种基于卷积神经网络的起重机主梁截面风力系数快速预测模型。本研究所提出的风力系数快速预测模型利用自由几何变形方法处理基础截面形状以获取具有丰富几何特征的起重机主梁截面图形集，并采用CFD方法计算各主梁截面图形对应的风力系数生成数据集。在此基础上，基于数据集训练预测模型并对其网络结构进行优化，建立了主梁截面与风力系数之间的非线性映射关系。此外，进一步将该预测模型与遗传算法结合建立了一种主梁截面优化设计方法，并以数据集内F₁₁截面为例将防风性能作为优化目标测试了该优化方法的准确性和效率。算例测试结果表明，所提出的风力系数快速预测模型在预测各主梁截面的风力系数时平均相对误差为1.87%,预测时间为毫秒量级，比传统CFD方法计算效率有数量级地提升；应用本研究所发展的起重机主梁截面优化设计方法优化后的F₁₁截面较优化前风力系数降低了15.89%,能够极大地提高主梁截面的防风...     

截面尺寸变化对混凝土T形梁延性的影响

采用接近钢筋混凝土受弯构件实际受力情况的基本假定,对T形截面延性进行了分析,推导了较为精确的T形截面受弯构件截面延性系数的计算公式,研究了截面几何尺寸的变化对T形截面梁延性的影响,并与矩形截面进行了对比分析.研究结果可为工程设计人员参考应用.     

削弱梁端的方钢管混凝土柱-钢梁框架结构静力弹塑性分析

提出了适用于SAP2000分析设计软件的等效梁端削弱形式,进而对多层和高层削弱梁端的方钢管混凝土框架结构分别在7度、8度多遇和罕遇地震作用下进行了Push-over分析,并对其抗震性能进行了评估。结果表明：对于多层结构,削弱梁端翼缘对结构整体刚度的影响很小,考虑楼板作用模型的刚度大于未考虑楼板作用模型的刚度,在均布荷载水平加载模式作用下模型的底部剪力大于倒三角荷载水平加载模式作用下相应模型的底部剪力;对于高层结构,楼板作用对结构在弹性阶段整体刚度的影响较小,在均布和倒三角水平荷载作用下,考虑楼板作用模型的最大底部剪力比未考虑楼板作用模型的最大底部剪力分别大7％和4．5％;削弱梁端的方钢管混凝土框架结构具有较好的抗震性能。     

圆锥形变截面梁单元的刚度矩阵

对圆锥形变截面梁单元进行了分析,采用有理函数的位移模式,利用虚位移原理,推导出该变截面梁单元的刚度矩阵．     

徐变引起的组合构件的截面应力重分布

组合构件包括两种不同混凝土组合而成的截面或混凝土与钢组合的结合截面,由于混凝土具有徐变性能,各组合部分徐变不同会引起截面内的应力重分布,从而导致截面内的附加应力.本文从引起徐变附加应力的原因--组合截面的变形协调关系出发,推导出了计算徐变引起的截面应力重分布的附加内力的微分方程,并提出了各种组合截面的徐变的截面应力重分布的计算公式.     

非对称悬臂施工曲线连续刚构桥不同施工阶段应力变化规律研究

结合工程实例——湖南省长沙市大王山旅游度假区桐溪路景观桥,采用有限元软件Midas/civil,对非对称曲线连续刚构桥在不同施工阶段的应力进行计算与分析,得出非对称曲线连续刚构桥在不同施工阶段的应力变化规律。结果表明,在对称施工阶段中,各截面箱梁顶板和底板的压应力呈现出总体上升的变化趋势;在非对称施工阶段中,各截面箱梁顶板的压应力总体下降,箱梁顶板应力随悬臂长度的增加而减小,而箱梁底板应力随悬臂长度的增加而增大;合拢段在预应力钢束张拉完成后,截面应力增加了2~4倍;前一梁段浇筑后至下一梁段浇筑张拉后的截面顶板压应力相对增加值随梁段数的增加而在一定应力值范围内震荡;前一梁段张拉后至下一梁段浇筑后张拉前的截面顶板应力相对减小值随梁段数的增加在一定应力值范围震荡呈上行变化,而截面底板应力呈下行变化。     

流线型箱梁气动外形的数值优化

为改善基于风洞试验的桥梁断面气动外形优化方法所固有的人力物力耗费、搜索范围有限等缺点,提出了一套基于数值计算和数学策略的主梁气动外形优化方法。选取断面下腹板倾角和梁高作为设计变量,以计算流体力学(CFD)模拟和颤振时域法作为数值计算手段替代风洞试验,将试验设计、蚁群混合遗传算法与Kriging代理模型作为协同数学策略替代试错法,探索优化了苏通长江大桥流线型箱梁断面颤振性能最佳的参数匹配方案。结果显示,设计域内最优断面颤振临界风速比原型断面提高8%,下腹板倾角相比梁高对颤振性能影响更大,且存在交互作用。主梁断面气动外形数值优化方法能够较好地取代风洞试验进行外形寻优,研究对以后大跨度桥梁断面选型具有借鉴意义。