不锈钢芯板结构L形柱轴压性能有限元分析

不锈钢芯板结构L形柱是充分利用夹层结构和不锈钢的优点提出的一种新型异形柱结构形式。为研究不同面板厚度、芯管厚度以及芯管间距对不锈钢夹层结构L形柱稳定承载力的影响,分析其破坏形态和屈曲模式,利用有限元软件ABAQUS建立有限元分析模型并对其做轴压荷载下的模拟,分别进行特征值屈曲分析和非线性屈曲分析,通过对单一参数变化条件下柱的屈曲模式、变形以及荷载-位移曲线等方面的分析,全面研究这种新型L形柱轴压构件的性能。研究表明:该L形柱的屈曲模式表现为弯曲屈曲,其破坏形态为局部屈曲破坏,随着面板厚度的增加,芯管对面板的约束越来越弱,对其稳定承载力的贡献越来越小,同时发现芯管厚度和芯管间距对其稳定承载力的影响很大。     

深埋隧洞板裂屈曲岩爆机制及物理模拟试验研究

结合锦屏二级水电站深埋隧洞典型岩爆案例,分析板裂屈曲岩爆的发生机制及结构面作用机制,研究表明:开挖卸荷作用导致围岩板裂化结构的形成,切向集中应力作用下岩板向开挖空间内屈曲变形并积聚应变能,当板裂化围岩结构自身积聚的能量超过其储能极限,或在外界扰动作用下发生突发性失稳破坏,形成以岩板压折、岩块弹射为特征的岩爆现象;渐进的板裂化破坏过程起到了活跃结构面的作用,而结构面的存在及其扩展降低了板裂化围岩结构的稳定性,促进了岩爆的发生;不同倾角的结构面在板裂屈曲岩爆中的作用机制不同。结合板裂化围岩的结构特征,配制板裂化模型试样,采用2种不同的加载方式进行板裂屈曲岩爆的物理模拟试验,结果表明:预制裂隙的扩展将试样劈裂成板,压缩荷载进一步作用下岩板向临空面屈曲变形,并最终形成岩板压折、岩片弹射的失稳破坏现象。研究结果对于认识深埋隧洞板裂屈曲岩爆机制及其支护控制具有重要意义。     

泡桐木复合夹芯板面内轴向承载能力分析

回顾了泡桐木复合夹芯板面内轴向承载能力试验,提出了面内轴向荷载作用下泡桐木复合夹芯板承载能力参考限值;针对既有承载力计算方法的不足,运用经典夹层结构复合材料理论,讨论了夹芯板的稳定性及参数变化对其的影响,给出了面内轴向荷载作用下轻质泡桐木复合夹芯板承载能力的计算方法,阐述了泡桐木复合夹芯板的破坏机理。分析表明,取基于弯曲和剪切共同作用的弹性屈曲荷载作为泡桐木复合夹芯板轴向承载能力的限值是比较合适的;芯材拼缝的设计、施工工艺是该夹层结构发挥承载能力的关键因素;与传统的墙板或墙体比较,泡桐木复合夹芯板具有显著的质轻而承载力高的特点。     

局部封闭和开口薄壁压弯构件的弯扭屈曲

单轴对称开口薄壁压弯构件在荷载作用于对称平面内时有可能发生弯扭屈曲。在这种情况下,其临界荷载总是低于平面内弯曲失稳破坏荷载,如果在构件的开口边加上缀板,使之形成若干断续的封闭截面,则弯扭屈曲临界荷载将显著提高,并有可能使破坏模式由弯扭屈曲转化为平面内弯曲失稳。本文提出了一种计算薄壁压弯构件弯扭屈曲荷载的方法,这种方法对局部封闭和开口截面都能适用。曾经做了213根具有不同长细比、偏心距、缀板间距(或无缀板)的冷弯薄壁型钢压杆试验,其结果与理论符合较好。     

外圆内方中空夹层钢管混凝土柱轴压性能分析

文中以外钢管的径厚比及内钢管的宽度与外钢管的直径之比(简称宽径比)作为设计变量,分析外圆内方中空夹层钢管混凝土柱在轴向荷载作用下的力学性能。试验结果表明,构件的破坏形态可分为两种,即与核心区混凝土剪切破坏有关的局部屈曲和双钢管的局部屈曲。构件的轴向承载能力取决于上述两种破坏形态。与其他因素相比,宽径比对破坏形态的影响程度较大。此外,本文还分析了内外钢管在平面应力状态下的双轴弹塑性受力性能,并提出计算外圆内方中空夹层钢管混凝土柱的轴向承载力的方法。     

钢-聚氨酯夹层板稳定分析

分别建立了钢-聚氨酯夹层板和普通钢板的有限元模型,在边界条件、加载情况均相同的条件下进行有限元稳定分析,夹层板采用板-实体-板结构模拟,结果表明在相同条件下,夹层板比普通钢板的屈曲强度均有较大程度的提高。同时进行了保持一定条件不变,分别改变夹芯层厚度、面层钢板厚度模拟分析,结果表明在一定范围内,夹芯层厚度与钢面板厚度增大,夹层板的屈曲临界荷载值也随之增大。夹芯层的抗弯刚度和横向剪切变形对板的影响不可忽略。     

带裂缝受压或受拉薄板的屈曲数值分析

板受压时通常发生屈曲破坏,尤其是当板厚与板的其他尺寸相比十分小时,这种破坏模式常先于强度破坏。受拉情况下也可能发生屈曲破坏,尤其是带裂缝板沿压应力方向,在缺陷周围经常发生局部屈曲现象。通过考虑各种几何、力学和边界特性,对受拉和受压状态下,各种带裂缝矩形弹性薄板的屈曲现象进行分析。简略回顾了板的屈曲破坏,采用有限元方法,进行几个参数分析,通过改变几何和力学参数,确定受压或受拉状态下的临界荷载因子。对不同的裂缝长度、裂缝方向和材料的泊松系数以及通过变化板的边界条件,确定屈曲临界荷载因子。借助几何非线性分析,考虑裂缝界面之间的作用,对裂缝的构造进行研究,以有效掌握整体结构的性能。针对各种受限带裂缝受压或受拉板的屈曲破坏中提参数的敏感性,给出计算结果的简图,得出一些实用的结论。     

点支式钢化玻璃在循环荷载下的试验研究

为研究四点支承玻璃面板在循环荷载下的力学性能,对11块采用浮头式驳接头连接方式的钢化玻璃面板,进行施加面外均布循环荷载的破坏试验,对整个循环荷载作用下玻璃面板关键点的动静态应力变化进行测量。试验表明,钢化玻璃在循环荷载作用下的荷载-应力呈线性关系,随着循环次数的增加,板内应力略有变化,表现为高脆性破坏。     

卷边翼缘工形构件在压弯荷载作用下的稳定承载力设计理论

卷边工形截面构件作为一种高效型材,在弯矩与轴力共同作用下的破坏模型常常是伴随板件局部屈曲的整体失稳。利用板壳有限单元法,研究卷边工形截面构件在板件局部屈曲下的构件整体稳定承载力,建立其稳定承载力设计公式。首先,通过设计大量算例,研究了截面宽高比、腹板高厚比、翼缘宽厚比等截面参数对短柱承载性能的影响,其中考虑了板组之间屈曲的相关作用,获得了考虑板组局部屈曲特性的短柱稳定承载力相关公式。在短柱板件局部失稳承载力研究的基础上,计入构件长细比对长柱面内和面外稳定承载性能的影响,通过数值分析建立了卷边工形构件在压弯荷载作用下的稳定承载力设计公式。     

冷弯薄壁卷边槽钢轴压构件畸变与局部相关屈曲试验研究

对卷边尺寸不同的两类腹板中间设置加劲卷边槽形截面,共18个冷弯薄壁型钢固支轴压试件进行畸变屈曲与局部屈曲相关作用的静力试验研究。得到试件的屈曲模式、相关屈曲行为、破坏模式以及极限荷载。试验结果表明：畸变屈曲与局部屈曲的耦合相关对试件的变形和极限荷载有不利作用;畸变屈曲与局部屈曲的耦合相关作用存有较大的屈曲后承载力;畸变屈曲与局部屈曲的耦合相关顺序,即畸变屈曲 局部屈曲耦合相关、局部屈曲 畸变屈曲耦合相关,对试件的变形、非线性平衡路径、破坏模式以及极限荷载的影响有所不同。采用ABAQUS有限元软件对试件进行模拟分析,计算结果与试验结果吻合良好。     

钢管混凝土加劲环管板节点受力性能研究

为研究钢管混凝土加劲环管板节点在轴向拉力作用下的受力性能,开展了3个节点试件的单调加载试验,分别得到了管板节点加强前后的荷载-位移曲线和破坏模式。试验结果表明：SPR节点在单调荷载作用下主管和加劲环发生局部屈曲,表现为延性破坏;CFT节点在荷载作用下主管壁发生剪切破坏,荷载-位移曲线没有明显的屈服段,表现为脆性破坏;CFTR节点在荷载作用下,连接板处加劲环发生剪切破坏,同时加劲环局部V形屈曲;加劲环能够明显提高管板节点的承载力,同时改善节点的塑性性能;相较于主管外设加劲环,主管内部填充混凝土具有更好的承载力提升效果,节点的刚度变大但塑性性能变差;钢管混凝土加劲环管板节点具有加劲环和混凝土的双重特性,在显著提高节点承载力的同时保障节点塑性性能。在264个有限元模型参数分析的基础上,得到了双加劲环管板节点受拉承载力的计算方法,给出了加劲环厚度和宽度组合的设计建议。基于极限分析的塑性铰线方法,推导出SP节点和SPR节点极限承载力的理论计算模型,计算结果与有限元结果吻合较好。     

新型复合空腹夹层板楼盖力学性能有限元分析

对新型复合空腹夹层板楼盖的构造进行了介绍,通过有限元分析软件ABAQUS模拟新型复合空腹夹层板楼盖在静力荷载作用下挠度、破坏及自振周期。模拟结果表明:与钢筋混凝土空腹夹层板楼盖相比,新型复合空腹夹层板楼盖在同级静力荷载下挠度减小,楼板自振周期增大,能够使结构远离地震卓越周期,减轻地震破坏。     

恒定压力作用下工字型和箱型截面压杆的局部屈曲效应、材料轴向刚度屈服和失效

局部屈曲显著影响薄壁受压构件的性能。局部屈曲将会引起薄壁构件失去轴向受压刚度,并导致受压承载力显著降低。用有限元模拟薄壁工字型和箱型截面压杆的屈曲后效应,并考虑了构件几何初始缺陷和材料非线性影响,给出了局部屈曲后应力发展和应力重分布、荷载作用下开始屈服和屈服发展的详细计算。详细介绍了构件截面平面内板件交点的平面内位移边界条件的影响和基于屈曲后刚度的屈服和破坏。结果显示,几何初始缺陷在屈曲和屈服几乎同时发生的杆件和设计最终破坏和卸载的杆件中的影响非常突出。一般地,几何初始缺陷影响与截面板件交点沿压杆长度的屈服发展和沿截面板件的中部发展有同等重要的地位。     

接触爆炸荷载下钢-混凝土组合梁的破坏模式研究

运用LS-DYNA软件对接触爆炸荷载下钢-混凝土组合梁的破坏形式进行了数值分析,研究了混凝土板的破坏过程及梁的破坏模式.结果表明,钢-混凝土组合梁以局部变形为主,混凝土易于破碎,钢梁与混凝土板易丧失共同工作的能力,而接触爆炸荷载下钢-混凝土组合梁主要有三种不同的破坏模式,分别为混凝土板的破碎、钢梁的局部大变形和荷载作用区的局部冲切破坏.     

面内受弯玻璃板承载性能的有限元分析

面内受弯玻璃板经常被应用于玻璃承重结构中,这种板件在不同的支承情况下会有不同的力学响应,而且当缺少足够的侧向支承时,板件还会发生整体失稳而破坏,现有的玻璃幕墙规范对这种结构没有相关的规定。采用有限元方法分析了面内受弯玻璃板静力承载性能的两个主要影响因素——板厚和跨高比,并对不同荷载状况下两种常见类型玻璃板的稳定问题进行分析,得到了其屈曲荷载及屈曲模态。     

对边弹性支承夹层玻璃板剪切屈曲分析

玻璃板与框架之间采用结构胶粘接形成的线支承连接,会因结构胶的弹性约束效应而影响玻璃板的剪切屈曲行为.本文通过有限元模拟研究了对边弹性支承夹层玻璃板在面内剪切荷载作用下的屈曲响应,分析了玻璃板长宽比、结构胶面内约束刚度、垫块几何尺寸及垫块弹性模量对夹层玻璃板剪切屈曲的影响规律.在理想简支、固支边界板件受剪屈曲临界荷载计算公式的基础上,引入考虑边界弹性约束刚度与板件厚高比的参数β,提出了对边弹性支承夹层玻璃板的剪切屈曲系数计算公式.经与工程常用夹层玻璃板的剪切屈曲临界荷载有限元分析值对比,表明计算公式安全可靠,可为工程应用提供参考.     

非均匀受压矩形钢管混凝土局部弹性屈曲分析

应用不同的特征函数描述了矩形板在非均匀压力作用下的屈曲形态,解决了采用三角级数为屈曲函数模拟非均匀受压荷载作用下单侧表面约束矩形板件屈曲模态的不对称问题;通过伽辽金法建立屈曲控制方程组,分析了非均匀荷载作用对矩形钢管混凝土构件局部弹性屈曲性能的影响。结果表明:钢管屈曲系数随着不均匀荷载梯度α增加而增大,纯弯作用下（α=2）的板件弹性屈曲荷载特征值约为轴压作用下的6倍;钢板的宽厚比限值随不均匀加载梯度α的增大而增加;非均匀荷载作用下非加载边固支约束板件的屈曲系数明显大于简支约束的板件。     

内压与局部轴压共同作用下钢筒仓屈曲性能研究(Ⅰ):参数分析

采用有限元方法研究了内压与局部轴压共同作用下钢筒仓的屈曲性能。研究的参数包括内压、局部轴压分布角及钢筒仓径厚比等。考察了各参数对筒仓屈曲模态、屈曲时对应的仓底反力、加载边中点下方仓壁的径向位移和环向应力等的影响。局部荷载作用下,仓壁的屈曲变形集中在仓壁局部。仓壁内将形成压力拱承受该局部轴压,且仓底局部范围内的反力为拉力。内压减小仓壁的屈曲变形。同时由于局部轴压作用下沿筒仓高度方向上仓壁的变形呈波浪状,仓壁内的环向应力沿高度方向相应呈波浪状变化。     

不锈钢芯板一字形剪力墙抗震性能试验研究

为研究不锈钢芯板一字形剪力墙的抗震性能,完成了在不同轴压比、不同面板厚度以及不同芯管排布下,四个不锈钢芯板一字形剪力墙构件的拟静力试验,研究了构件在低周往复荷载作用下的变形特征和破坏模式,分析了构件在水平荷载作用下滞回曲线、骨架曲线、荷载特征值、延性系数、刚度退化、承载力退化以及耗能能力等抗震性能.试验结果表明:不锈钢芯板一字形剪力墙发生压弯破坏,且破坏形态均表现为构件根部位置的侧板与面板发生局部屈曲;面板厚度越大,承载力越高;当构件面板与侧板厚度相同时,可以保证面板与侧板能够协同工作,有较好的延性以及耗能能力;作为墙体两侧面板的连接件,芯管排布对构件抗震性能影响不大;增大轴压比会抑制面板的鼓曲,但会降低墙身的延性与耗能能力.     

对加劲板在局部和整体弯曲作用下的后屈曲及强度的半解析分析

对经受平面内双轴及剪切荷载作用下的带缺陷加劲板的预先和后屈曲分析采用半解析方法分析。结合了Rayleigh-Ritz方法的大变形理论,可以分析板局部及整体的平衡。采用vonMises屈服标准预测的极限强度作为膜压力的破坏标准。采用Fortran程序计算的结果也被非线性有限元分析的结果证实。该法因此也适用于结构优化设计以及可靠性研究。