钢-混凝土组合梁界面滑移剪切变形的双重效应分析

组合梁界面滑移将减小组合梁刚度,增大变形,影响构件性能。同时组合梁往往重载,具有较小的跨高比,剪切变形不可忽略。根据最小势能原理和变分法,建立了同时考虑滑移效应和剪切变形双重作用的挠度滑移控制微分方程,分析了滑移引起挠度增大的原因,求得了集中荷载和均布荷载作用下的挠度和滑移的解析表达式。该方法物理意义明确,推导过程简单,计算结果与实测结果吻合良好。推导了不同荷载作用下的滑移效应附加弯矩,利用附加弯矩表达公式,可直接利用结构力学挠度计算公式计算滑移对挠度的影响。     

均布荷载作用下钢-混凝土组合梁滑移及变形的理论计算

对均布荷载作用下简支钢-混凝土组合梁的滑移及其对组合梁变形挠度影响的理论计算进行了研究.利用Goodman弹性夹层假设及弹性体变形理论,推导了简支钢-混凝土组合梁的界面滑移和挠度变形的理论计算公式.该理论公式既能描述组合梁的界面滑移规律,也体现了界面滑移对组合梁变形挠度的影响.该理论公式将为钢-混凝土组合结构极限承载力和变形挠度的有限元计算提供理论基础.     

钢─混凝土简支组合梁变形计算的一般公式

本文对钢─混凝土简支组合梁交接面相对滑移引起的附加变形进行了理论分析。在建立相对滑移微分方程的基础上，得到了不同荷载情况下钢─混凝土组合梁因滑移效应引起的附加变形计算公式。通过对理论公式的简化和修正，得到了考虑滑移效应和部分剪力连接组合梁挠度计算的一般公式。本文公式简单、实用，并且与实验结果吻合良好。     

钢─混凝土简支组合梁变形计算的一般公式

本文对钢─混凝土简支组合梁交接面相对滑移引起的附加变形进行了理论分析。在建立相对滑移微分方程的基础上，得到了不同荷载情况下钢─混凝土组合梁因滑移效应引起的附加变形计算公式。通过对理论公式的简化和修正，得到了考虑滑移效应和部分剪力连接组合梁挠度计算的一般公式。本文公式简单、实用，并且与实验结果吻合良好。     

钢板夹芯防爆墙防护效应的影响因素

研究防爆墙的防护效应,使其更为有效地降低爆炸冲击波对目标的破坏作用,设计了钢板夹聚氨酯和钢板夹混凝土两种防爆墙。利用一维应力波理论分析比较了两种防爆墙的防护能力,借助ANSYS/LS-DYNA软件讨论了不同墙高、爆距及测距对防爆墙防护效应的影响。研究表明:钢板夹芯的防爆墙芯材刚度越小,防护效应越好,且芯材会影响高压区形成的位置;防护率与墙后测点并无明显的数学关系,但各点防护率都围绕某一固定值上下波动,且该固定值随墙高的增加而增大;防护率(均值)随着墙高的增加而增大,且增幅也随之增大;防护率(均值)随爆距的增大而均匀减小,且减小的幅度与墙高呈负相关。     

钢板夹芯防爆墙防护效应的影响因素

研究防爆墙的防护效应,使其更为有效地降低爆炸冲击波对目标的破坏作用,设计了钢板夹聚氨酯和钢板夹混凝土两种防爆墙。利用一维应力波理论分析比较了两种防爆墙的防护能力,借助ANSYS/LS-DYNA软件讨论了不同墙高、爆距及测距对防爆墙防护效应的影响。研究表明:钢板夹芯的防爆墙芯材刚度越小,防护效应越好,且芯材会影响高压区形成的位置;防护率与墙后测点并无明显的数学关系,但各点防护率都围绕某一固定值上下波动,且该固定值随墙高的增加而增大;防护率(均值)随着墙高的增加而增大,且增幅也随之增大;防护率(均值)随爆距的增大而均匀减小,且减小的幅度与墙高呈负相关。     

预应力混凝土组合梁界面粘结的试验研究

新老混凝土界面之间能够很好地传递界面间剪力,是人们普遍关心的一个问题。为研究在预应力作用下新老混凝土界面之间的力学性能,该文进行了施加预应力后新老混凝土组合梁在静载作用下界面间粘结性能的试验研究,试验梁变化的参数为箍筋间距。试验结果表明:新老混凝土组合梁在预应力作用下,粘结面无明显滑移,在静载作用下,荷载达到极限荷载的72%时,剪跨区局部发生粘结破坏,界面间滑移较明显。在Girrhammar给出的组合梁微分方程的基础上,考虑粘结面滑移、箍筋直径和间距,建立了新老混凝土组合梁界面应力、应变及滑移的计算方法。计算结果表明:该文建立的考虑滑移的新老混凝土组合梁界面分析方法与试验值吻合良好,计算结果可靠。     

钢与混凝土连续组合梁弹性性能分析

本文介绍钢与混凝土连续组合梁的微分方程推导过程，并提出近似解法，通过对两跨连续组合梁的分析探讨滑移分布规律及其对连续组合梁轴向力、挠度等的影响。     

钢与轻骨料砼连续组合梁变形滑移试验研究

通过试验，讨论了钢与轻骨料混凝土连续组合梁变形及其破坏特征，分析了不同剪力连接件布置情况下连续组合梁滑移分布规律，建立了连续组合梁变形计算公式，理论计算与试验结果吻合良好。     

钢-混凝土组合梁非线性变形研究

目前,对于钢-混凝土组合梁在荷载长期效应下挠度的研究,我国现行规范是通过降低弹性模量的方法来考虑荷载的长期效应,而没有充分考虑混凝土的收缩、徐变的影响。此外,组合梁交接面的滑移对长期挠度的影响也不可忽视。综合现有研究成果,选取影响挠度的主要影响因素:混凝土的收缩、徐变和抗剪连接件的滑移进行考虑,推导出考虑混凝土的徐变、收缩和剪切件滑移的钢-混凝土组合梁长期挠度计算公式,并对一高层建筑中的两根典型组合梁进行了现场监测与分析。理论分析和实测结果表明:用现行规范中的计算方法计算出的组合梁的长期挠度值偏小,因此,对组合梁的设计和施工提出了一些建议。     

复合材料夹芯梁屈曲破坏模式及极限承载

为研究复合材料夹芯梁在轴压作用下的屈曲、后屈曲特性及承载能力,进行了试验研究与有限元仿真。首先,开展了系列复合材料夹芯梁屈曲特性试验,研究了铺层比例、梁长度、表层厚度及芯层厚度等因素对其屈曲、后屈曲破坏模式及极限承载的影响;然后,基于非线性屈曲理论,采用三维内聚力界面单元模拟面芯脱粘,并引入初始预变形及材料损伤准则对复合材料夹芯梁在轴压下的屈曲特性及极限承载进行仿真研究。结果显示:界面脱粘是屈曲破坏的重要模式;仿真计算的极限承载与试验结果相比,误差控制在10%以内。所得结论表明该方法可有效预报复合材料夹芯梁的后屈曲路径、破坏模式及极限承载。      

轴向运动粘弹性夹层梁热力耦合振动频率分析

研究了温度场与位移场相互耦合时,轴向运动粘弹性夹层梁的横向振动特性。基于Euler-Bernouli梁理论和Kelvin粘弹性材料本构关系,建立了轴向运动粘弹性夹层梁横向振动控制方程;考虑材料变形与传热的相互影响,得到相应的热力耦合状态下轴向运动粘性夹层梁的耦合控制方程。采用Galerkin截断得到相应的热力耦合动力系统。用数值方法分析了相关热参数对梁振动频率的影响。     

基础简谐激励下匀速旋转运动电流变夹层梁的振动稳定性

摘 要：建立了基础激励和定轴转动联合作用时电流变夹层梁的运动微分方程,着重研究了基础简谐激励和匀速旋转运动作用时电流变夹层梁的振动稳定性。采用多尺度法获得了梁的一次近似解析解和参激振动失稳的条件。通过对电流变夹层梁在不同激励参数、控制电场和旋转角速度时的振动响应时间历程曲线和对应相图的数值分析,探讨了电场作用下电流变夹层梁的参激振动稳定性。仿真结果表明,在一定的条件下,可以通过控制作用于电流变夹层梁的电场强度来改变系统出现运动不稳定的临界激励幅值,提高结构的动力稳定性。     

Frequency analysis of sandwich beam with FG carbon nanotubes face sheets and flexible core using high-order element

In the present paper, the vibrational behavior of sandwich beam with a flexible core and anti-symmetric functionally graded carbon nanotubes face sheet is investigated. Carbon nanotubes are considered as functional graded materials in the thickness of the faces and their properties change along the thickness of the face sheets. For the modeling of sandwich beam behavior, the Euler–Bernoulli theory is used for face sheets and the semi-3D elasticity is used for the core, which allowed us to investigate the flexibility of the core. Differential equations of motions are derived using the virtual displacement principle. In this research, a high-order element is presented for solving equations of motion, and then by using this element, the finite element formulation has been extracted and solved. Numerical results are obtained for various boundary conditions, which include simply support, clamped, free-clamped, and simply support-clamped. Also, different volumes of carbon nanotubes have been investigated for different distributions. The results showed that the distribution of the FG-X pattern carbon nanotube leads to the highest natural frequency of the beam. The main conclusion of this research is that, in most cases the FG-O pattern has the lowest natural frequencies and in some cases the FG-Λ pattern has the lowest natural frequencies. In other words, generally, it can be say that the lowest natural frequencies of the sandwich beam with functionally graded carbon nanotubes faces depend on the boundary conditions, thickness ratio, and also the volume fraction of carbon nanotubes. In this paper also the effect of geometric angles of the beam, such as the thickness of the core and face sheet thickness on natural frequency of the system is also investigated.     

格栅夹层梁的热弯曲变形

考虑内部热传导,研究了格栅夹层梁一侧受热后的弯曲变形.认为变形后夹层结构中间腹板无弯曲.利用格栅夹层梁结构上的周期性,通过胞元结构的内力平衡方程和变形协调关系,得到了胞元两端内力和位移的关系.引入传递矩阵,建立了夹层梁内力和变形随温度变化的表达式.应用所建立的模型计算了悬臂格栅夹层梁在其上表面受热后的变形.在格栅夹层梁包含的胞元数量较多、腹板高度较小且厚度与表板厚度相近的情况下,由本文模型计算得到的挠度结果与有限元结果吻合较好.     

电流变弹性体夹层结构梁的动力学仿真研究

对电流变弹性体夹层悬臂梁在不同电场控制下的振动响应特性和可控性进行研究。将电流变弹性体等效为一种具有电控力学性能的粘弹性阻尼材料,基于Hamilton原理建立了三层电流变弹性体夹层梁的有限元动力学方程,仿真分析了其在不同外加电场控制下的振动特性。分析结果显示,随着外加电场强度的增加,电流变弹性体夹层梁的固有频率不断增大,振动幅值却不断减小。表明电流变弹性体夹层梁具有与电流变液夹层梁相似的可控振动响应特性,能在外加电场作用下实现对结构振动的实时控制。     

An analytical procedure for dynamic response determination of a viscoelastic beam with moderately large deflection using first-order shear deformation theory

In this article, the dynamic response of a viscoelastic beam with moderately large deflection subjected to transverse and axial loads is studied using the first-order shear deformation theory. The von-Karman strain displacement relations and Hooke's law are used for formulation. The solution of the equations, which are a system of nonlinear partial differential equations, are obtained analytically using the perturbation technique in conjunction with the eigenfunction expansion method. The results are compared with the finite elements method. Also, a sensitivity analysis is performed, and the effects of geometrical and material properties are investigated on the response.     

铝合金-聚合物复合层板弯曲回弹理论分析

针对铝合金-聚合物复合层板弯曲回弹问题,分析了复合层板弯曲过程表面层铝板及中心层聚合物的变形特征,建立了复合层板平面应变纯弯曲回弹理论分析模型.采用建立的模型预测了复合层板纯弯曲过程回弹角变化,并与实验结果进行了对比,分析了聚合物层厚度及铝合金板材力学性能对回弹的影响规律.结果表明:随着中心聚合物层厚度的增加,复合层板回弹角降低;随着表面层铝板强度的降低,复合层板回弹角减小.理论预测结果与实验结果一致,说明了本文推导的理论模型的可靠性.     

Analytical determination of the ultimate strength of sandwich beams

An analytical determination of the ultimate strength of a typical GRP/PVC sandwich beam has been performed. These beams represent common building practise in marine applications. Equations describing the behaviour of a sandwich panel under beam loading and various failure modes have been developed. The method has been applied to predict the ultimate load for a simple supported sandwich beam. The critical loads have been compared with those from the experimental investigation of a typical bulkhead-to-hull GRP/PVC sandwich T-joint under pull out forces.     

Thermo-mechanical vibration analysis of sandwich beams with functionally graded carbon nanotube-reinforced composite face sheets based on a higher-order shear deformation beam theory

This article proposes a higher-order shear deformation beam theory for free vibration analysis of functionally graded carbon nanotube-reinforced composite sandwich beams in a thermal environment. The temperature-dependent material properties of functionally graded carbon nanotube-reinforced composite beams are supposed to vary continuously in the thickness direction and are estimated through the rule of mixture. The governing equations and boundary conditions are derived by using Hamilton's principle, and the Navier solution procedure is used to achieve the natural frequencies of the sandwich beam in a thermal environment. A parametric study is led to carry out the effects of carbon nanotube volume fractions, slenderness ratio, and core-to-face sheet thickness ratio on free vibration behavior of sandwich beams with functionally graded carbon nanotube-reinforced composite face sheets. Numerical results are also presented in order to compare the behavior of sandwich beams including uniformly distributed carbon nanotube-reinforced composite face sheets to those including functionally graded carbon nanotube-reinforced composite face sheets.