拱形气肋承载力分析与试验

先从理论方面对气肋在充气后的应力进行了分析,然后利用力学理论分析了高压、低压气肋的承载力,得到了不同跨度、不同气压、不同半径的拱形气肋三点加载时的竖向承载力值。制作了一个跨度12 m、肋径0.8 m的低压气肋和一个跨度6 m、肋径0.117 m的高压气肋模型,进行了荷载试验,并将竖向承载力计算值与试验值进行了对比。结果表明:理论计算值与试验值物吻合较好。工作对气肋设计具有重要指导作用。     

气承式充气膜结构找形与风荷载作用分析

利用薄壳无矩理论考虑预应力、内压两因素,得到了气承式充气膜结构找形解析公式。采用非线性有限元方法对气承式充气膜结构进行找形分析,利用现有的判别准则对找形后的模型进行判断,以保证模型建立的准确性。根据我国风荷载计算规范,同时结合澳大利亚规范中对穹顶式结构的风荷载体型系数取值,计算24.5 m/s风速作用下等效静力风荷载。通过对改变薄膜厚度、内压以及采取加强索的方式,来对比分析气承式充气膜结构力学性能。膜厚和内压的增加更有利于抵抗外部风荷载,提高整体刚度。最大最小应力之差较小符合实际情况。施加索时,可以降低结构在风载作用下的位移,应力分布更均匀。     

气承与气肋组合式充气膜结构的研究与应用

介绍了一个气承与气肋组合式膜结构试验室工程,用于大型气球充气试验,要求便于拆卸、移动和重新组装.该工程包括两部分,主体部分为半个椭球,附属部分为一圆柱面,在圆柱面的端部需要开设一个保证卡车载有外轮廓尺寸20m×20m水滴状气球通过的大门.对气承式膜结构进行了找形分析及荷载分析,对气肋拱及气肋梁柱体系进行了荷载分析,文中给出结构变形图、膜单元受力状态示意图等计算结果,并给出一些有益的结论和建议.     

气温变化对拱形气肋应力的影响

先运用理想气体状态方程分析了气温变化时拱形气肋膜材应力的变化情况。然后运用通用有限元软件ANSYS对新研制的跨度12 m,直径0.8 m气肋受温度影响时膜材应力变化情况进行了分析,得出了当温度升高某一定值时,拱形气肋膜材应力的增大值。工作对拱形气肋结构设计具有重要指导作用。     

ETFE气枕模型试验与有限元分析

通过2 m×2 m的ETFE气枕模型试验,进行了气枕形状测试、充气加压测试和气压一定的加载测试。通过在上下膜面画上一组刻线,测量膜面在充气过程中刻线长度的变化,进而求得膜面应力的变化。基于膜面应力和气枕矢高的试验测试值与几何非线性有限元分析结果比较,验证了ETFE气枕有限元模拟方法的正确性。研究表明：由于ETFE气枕充气过程中膜材伸展率较大,膜面粘贴应变传感器很难捕捉准确的膜面应力,采用膜面画刻线的方法可以用于测试ETFE充气结构的膜面应力;立体裁剪的ETFE气枕,充气成形过程中,膜面基本展开时零应力状态下,膜面角部区域已张紧,具有初始应力,因此,角部区域膜面应力测试时需给予初应力补偿;ETFE膜材热熔焊缝相当于膜材局部加强,顺焊缝及垂直焊缝的实测应力小于按均匀材料计算的应力,但对整体充气膜面应力的影响很小;膜面应力和气枕矢高的试验测试值与有限元分析值基本吻合。     

ETFE薄膜气枕模型试验研究

设计制作了2个不同矢跨比的ETFE薄膜气枕模型,进行了气枕形状测试、加压以及铺砂加压试验,得到了气枕形状坐标以及膜面随气压的变形量。对ETFE薄膜进行单向拉伸试验,测得材料的屈服强度、切线弹性模量和割线弹性模量。利用几何非线性有限元进行了数值分析,将数值结果与试验值进行了比较分析。结果表明:ETFE薄膜可按各向同性材料分析,数值计算结果与试验值吻合较好;在同样内压作用下,气枕矢高较高时膜面位移与膜面应力较小;ETFE薄膜采用割线弹性模量计算得到的膜面位移与试验值比较吻合,采用切线弹性模量计算得到的变形小于试验值。     

拱形充气结构承载特性分析

为了验证充气结构的承载特性,进行了气肋模块荷载试验,得到了同一模块在不同内压下的承载极限以及拱顶高度的变化量,内压为5kPa时,气肋模块最大可承重1 760kg。建立了充气机库的三维模型,并用FLUENT计算了不同迎风角下,机库表面风压分布,得到在迎风角为60°时,为机库最易坍塌,并将表面风压导入ABAQUS中分析机库应力分布,结果表明,机库在10级风下仍能运行良好。     

考虑充气压力的气梁结构变形性能

研究了充气压力的改变对充气梁变形性能的影响.考虑气梁的褶皱,通过数据拟合得到褶皱后惯性矩比与弯矩比的简化关系.同时,假设充气气体符合理想气体压力规律,对气梁结构的变形进行了理论推导,得到考虑充气梁内压影响的位移与弯矩的解析解.为验证理论的正确性,制作了一个长3.0m、直径0.3m的圆形充气梁,固定其一端从而形成悬臂梁结构.在不同长度、不同充气压力以及不同加载方式下进行了加载试验,得到位移与荷载曲线,同时还测得相应的内压数据.与本文的解析解进行对比,数据符合良好.结果表明,气梁的气压对充气梁结构性能有显著影响.加载方式对气梁位移影响较小,气梁位移与截面弯矩成函数关系.相同位移下,考虑内压时比不考虑内压情况下截面弯矩增加近28%.     

气密式充气帐篷结构受力性能研究

气密式充气帐篷结合气承式充气膜结构具有内部处于超压、气肋刚度和承载力较好的特点,建筑内部空间与外部空气环境相对独立.为考察该类结构的力学性能,应用通用有限元程序ANSYS分析了蒙皮膜面内压、气肋内压、长宽比、结构高度和跨度等主要参数对气密帐篷受力性能的影响.结果 表明:当帐篷面积一定时,结构高度增加导致其抵抗外荷载能力...     

充气锚杆力学性能的非线性有限元分析

采用非线性有限元分析方法,对充气锚杆的室内模型试验进行数值分析。探讨在特定充气压力(100 kPa)、埋设深度(20 cm)、土体密度(1 500 kg/m3)、橡胶膜长度(20 cm)、厚度(2 mm)等条件下充气锚杆的力学性能。在数值模型中对充气锚杆施加不同等级的拉力,并记录不同拉力时锚杆顶端的位移,绘制荷载–位移曲线,并得出不同拉力下的位移、应变云图。这些图形直接清晰地显示出拉力增加过程中,充气锚杆及砂土土体内的位移及应力变化,得到充气锚杆失效的临界状态。确定在3种不同状态时,土体的应力形式及应力分布;并给出锚杆失效时土体的破坏模式。将数值模拟所得到的荷载–位移曲线与室内模型试验所得到的荷载–位移曲线进行对比,得出两者的结果基本一致,说明模拟结果真实可靠。     

ETFE气枕力学性能分析及其蒙皮效应研究

利用ANSYS软件对ETFE气枕结构进行找形分析,考虑预应力和内压两个控制因素,给出了三角形、四边形和六边形气枕的找形结果,并推导了四边形和圆形气枕找形的解析式。编制了计算气枕体积的MATLAB程序,并与ANSYS软件联合应用,计算了矩形气枕结构在7种荷载工况下的变形和膜面的应力分布。通过参数分析,得到了膜面应力和矢高、膜厚、矢跨比之间的关系,提出了气枕合理的膜厚、矢跨比,并给出了不同跨度气枕充压建议值,最后对ETFE气枕结构的蒙皮效应进行了研究。研究结果表明：膜面初始预应力宜介于5~8MPa;ETFE膜厚可根据气枕跨度选择单层0.2 mm或双层0.4 mm,矢跨比0.1左右,成形后膜面最大、最小应力分别位于中心区、角点区;ETFE气枕充压的初始内压介于250~1 150 MPa,充压值随跨度增大而减小;初始内压500 Pa常用尺寸（4 m×5 m矩形）的气枕,可抵抗大小与内压相当的正负风压、均布和半跨雪荷载和偶然集中荷载,但在超载工况下,需对气枕充气加压方可继续工作;ETFE气枕具有明显的蒙皮效应。     

118m下承式钢管混凝土系杆拱桥拱脚应力分析

采用两步分析法对118 m下承式钢管混凝土系杆拱桥拱脚进行了应力分析,用接触面单元模拟了拱肋钢管壁与拱脚混凝土之间的受力情况,计算了拱脚在最不利荷载的工况下的受力情况,提出了便于监控的控制点,为以后的拱脚施工监控提出参考。     

公路隧道喷射混凝土套拱加固结构力学特性

为研究喷射混凝土套拱加固前后二次衬砌与混凝土套拱的受力状况,依托陕西汉中至留坝段八里关隧道,运用有限元软件建立隧道混凝土结构套拱加固分析模型,并通过现场监测获取二次衬砌与套拱间的接触压力、套拱格栅拱架钢筋应力、套拱混凝土应力,将数值模拟结果与现场测试结果相结合,得出套拱结构的一般受力变化规律。结果表明:套拱加固前衬砌结构的最不利荷载位置位于施工缝附近的拱顶、拱肩与拱脚处; 由于衬砌局部变形与温度应力的影响,套拱混凝土应力变化呈现反复“上升-下降-上升”最后趋于稳定的特点; 套拱的作用是控制二次衬砌的进一步变形,套拱施作后所承受荷载较小,套拱反作用力远小于围岩作用于衬砌的应力,在应力计算中不应将衬砌与套拱作为整体计算; 套拱结构数值模拟所得的结果与现场测试套拱结构内力(轴力、弯矩)的大小及分布相似度高,但在衬砌裂损严重部位,数值模拟所得结果误差较大,应以现场测试结果为准。     

千枚岩深埋隧道支护参数对结构受力与变形的影响

为探索成武高速2号隧道支护参数对结构受力与变形的影响,以室内试验、原位试验和现场测试为主要手段,研究了隧道围岩工程特性、初期支护围岩压力、二次衬砌接触压力、拱顶下沉、周边收敛-时间曲线的变化规律; 提出增加单层初支刚度、采用双层初支、增加双层初支刚度3种支护参数方案,再利用FLAC3D有限差分软件分析,以原始支护方案和3种支护参数方案为基础建立4种工况来确定不同支护参数对隧道结构受力与变形的影响。结果表明:在原始支护方案模拟结果中,拱顶竖直位移和拱脚水平位移趋于稳定时分别为185.57 mm和330.51 mm,与现场测试结果相对误差分别为5.5%和7.5%; 采用单层初支时,钢拱架间距由75 m调整为60 m,钢拱架型号由I18调整为I22,拱顶处的竖直位移为161.45 mm,相对于原始设计模拟结果减少了13%,拱脚处水平位移为273.21 mm,减少了17.3%,右拱腰处应力集中值为11.18 MPa,减少了9.1%; 采用双层初支时,2层中钢拱架间距与型号均与原始支护设计相同,为75 m与I18,拱顶处的竖直位移为130.58 mm,相对于原始设计模拟结果减少了29.6%,拱脚处水平位移为227 mm,减少了31.3%,右拱腰处应力集中值为8.24 MPa,减少了33.0%; 采用双层初支时,2层中钢拱架的间距均为60 m,型号为I22,拱顶处竖直位移为80.56 mm,相对于原始设计模拟结果减少了56.6%,拱脚处水平位移为159.34 mm,减少了51.8%,右拱腰处应力集中值为6.13 MPa,减少了50.2%,此工况下隧道支护结构的受力变形限制最好,拱顶沉降为80 mm,周边收敛为160 mm。     

基于ANSYS的高速铁路钢箱系杆拱桥行车受力分析

文中以某高速铁路钢箱系杆拱桥为研究对象,采用有限元分析软件ANSYS对其进行结构离散分析,建立了该桥有限元模型,并对其进行静力及动力特性分析,模拟分析行车状态下的结构受力特性,寻求桥梁结构的变形规律,对比结构不同部位的应力状态.结果 表明桥梁边吊杆端部与拱肋连接处,拱脚处包括支座、拱肋与主梁连接处具有较大的应力状态和应...     

谈某厂房现有结构鉴定分析

以某车间为例,利用MIDAS Gen和PKPM结构计算分析软件分别对该厂房拱桁架结构和整体结构进行了受力分析,并进行了鉴定,可为类似的工业厂房结构受力和鉴定分析提供参考。     

基于ANSYS的某溢流双曲拱坝应力分析

基于三维有限元计算软件ANSYS对某混凝土双曲拱坝坝体应力分析,通过分析得出,拱坝最大位移发生在坝体表孔位置,但是坝顶开设表孔对坝体应力的影响是局部的,主要集中在孔口周边,而对坝体下部几乎没有影响,并总结规律,为工程设计、施工和加固处理提供了重要科学依据。     

圆弧形拱式跨越管道静力与稳定性的有限元分析

本文采用通用有限元分析软件ANSYS对大跨度圆弧形拱式跨越管道进行参数化建模,并计算了所建模型在多种静力荷载共同作用下的变形与应力分布情况,可为圆弧形拱式跨越管道的设计提供参考;此外,还对本结构不同壁厚、不同管径的模型进行了稳定性分析,以探究管道稳定性的影响因素。