受拉T形连接件高强螺栓受力性能研究

对钢结构梁柱高强螺栓连接节点的T形连接件的受拉螺栓性能进行研究。改变T形连接件端板翼缘厚度、螺栓位置、螺栓直径和强度等级,同时考虑螺栓接触力偏心,对高强螺栓连接T形连接件进行受拉试验,研究弯矩对螺栓受力性能的影响。试验结果表明:随着T形连接件端板翼缘厚度降低、螺栓直径和强度等级减小以及螺栓内、外翼缘长比值远离数值1,弯曲应力占螺栓截面最大拉应力的比值上升,截面弯矩不能被忽略。采用有限元软件进行分析,分析结果和试验结果吻合较好。弯矩作用形成的拉应力最大可达总拉应力的25%。采用最小二乘法进行拟合,简化受拉T形连接件模型,得到了螺栓的弯矩和撬力计算式,可为钢结构梁柱高强螺栓连接节点设计提供参考。     

高强螺栓外伸端板撬力作用的有限元分析与设计方法

针对外伸端板与T型连接设计中考虑撬力影响的问题,利用ANSYS进行了三维非线性有限元分析,考虑了材料非线性、几何非线性、高强螺栓的预拉力、端板间接触压力的影响。证明了撬力的存在以及螺栓拉力的分布是以受压翼缘位置为转动中心的梯形分布,提出了外伸端板连接中螺栓拉力的计算模型。研究了高强螺栓受拉连接采用外伸端板或T型接头的破坏机理以及撬力作用计算理论。介绍了国内外关于外伸端板与T型连接设计中考虑撬力作用的端板厚度设计方法,为工程设计提供了参考依据。     

欧洲规范EC3高强螺栓等效T形件的有效长度及承载力研究

本文介绍了欧洲规范EC3中关于高强螺栓受拉连接等效T形件的三种破坏模式及等效受拉T形件三种破坏模式下的承载力公式.研究了柱翼缘带有背板加强的T形件的承载力公式,通过与无背板加强T形件的承载力比较得出:柱翼缘受拉螺栓孔位置设置背板能够有效地提高T形件翼缘的抗拉承载力,增大柱翼缘的抗弯能力.最后,研究了端板塑性铰线分布模式以及等效T形件有效长度的取值方法.     

高强螺栓端板连接的撬力分析与研究

利用有限元软件ANSYS分析和研究了外伸端板高强螺栓受拉连接接头破坏的Mises等效应力云图、端板变形、撬力分布以及螺栓拉力变化及分布。证明了撬力在端板连接中是显著存在的;增加端板厚度及设置加劲肋能够减小撬力影响;撬力的作用使高强螺栓拉力提高,外伸端板高强螺栓拉力的分布是以受压翼缘为转动中心的梯形分布。提出了考虑撬力作用的理论计算公式,算例结果表明,考虑撬力设计的计算公式较为简单并具有较好的设计适用性。     

自锁式高强螺栓T型件连接节点力学性能研究

为研究自锁式高强螺栓T型件连接节点受力性能,采用有限元分析软件ANSYS计算了14个T型件有限元计算模型,分析了T型件翼缘板厚度、螺栓中心至T型件腹板边缘距离、螺栓间距对T型件连接节点的抗拉承载能力及自锁式高强螺栓抗拉性能的影响。分析表明:自锁式高强螺栓破坏模式主要为外套管分肢发生挤压破坏,与高强螺栓存在一定区别。自锁式高强螺栓T型件连接节点破坏模式主要为翼缘板弯曲变形伴随螺栓外套管分肢挤压塑性弯折变形;自锁式高强螺栓外套管分肢挤压破坏。增加T型件翼缘板厚度可改善T型件连接节点抗拉承载力;随螺栓中心至T型件腹板边缘距离增大,自锁式高强螺栓的撬力和拉力随之增加,建议螺栓中心至T型件腹板边缘距离的取值不大于3d_0(d_0为螺栓孔直径)。自锁式高强螺栓与高强螺栓连接的T型件连接节点二者的抗拉承载力基本相同。     

高强螺栓外伸端板连接受力性能分析

分析高强螺栓外伸端板连接中,端板厚度、螺栓直径、节点域加劲肋、端板加劲肋等对高强螺栓拉力分布和承载力的影响.分析结果表明:1)随着外伸端板厚度增加,高强螺栓受到的拉力减小,当端板厚度较薄时,由于板件变形产生的附加撬力使高强螺栓受到的拉力增大,进一步证明了高强螺栓受拉连接中撬力的存在以及对其产生的不利影响;2)外伸端板受...     

半刚性端板连接节点性能的非线性有限元分析

采用三维接触单元来模拟端板与柱翼缘的接触面,预应力单元来模拟螺栓的预拉力,对半刚性端板连接节点性能进行了非线性有限元分析。计算结果的比较分析表明,节点域加劲肋、端板加劲肋、端板厚度、螺栓预拉力、应力集中等因素对半刚性端板连接节点域的受力性能均有较大影响。建议在设计中采取相应构造措施,考虑端板节点半刚性的不利影响。     

外伸端板高强螺栓连接三维非线性有限元分析

对外伸端板高强螺栓连接采用三维非线性有限元分析方法,对连接中的主要构件端板、高强螺栓、梁翼缘、柱翼缘和柱翼缘加劲肋进行精细模拟,针对有无柱加劲肋、端板厚度变化等连接的情况进行比较分析,研究了外伸端板高强螺栓半刚性连接的受力性能以及其初始刚度的影响因素。     

圆钢管混凝土柱高强单边螺栓T形件初始刚度计算方法

T形件作为半刚性钢框架梁柱节点连接的重要组件,其初始刚度对节点刚性的影响至关重要。目前,尚缺乏对圆钢管混凝土柱高强单边螺栓T形件初始刚度计算的研究。采用欧洲规范EN 1993-1-8中的组件法,以圆钢管混凝土柱高强单边螺栓T形件为对象,通过简化力学模型,分别给出了弧形端板的抗弯刚度、圆形柱翼缘壁的抗弯刚度、螺栓的抗拉刚度以及锚固钢筋的抗拔刚度计算公式。利用有限元软件ABAQUS,通过数值分析确定了重要影响参数,给出了可用于计算的系数曲线。提出了圆钢管混凝土柱高强单边螺栓T形件的初始刚度计算方法,给出算例以说明该计算过程,并通过试验验证了其准确性。研究表明,提出的计算方法可用于半刚性圆钢管混凝土组合框架的计算与分析。     

不锈钢T形件螺栓连接承载性能分析与计算方法

为分析不锈钢T形件螺栓连接的静力承载性能,建立了能够准确考虑不锈钢材料力学性能、接触关系和撬力作用的有限元模型,对其进行数值分析,得出了主要参数对T形件连接静力承载性能影响规律:随着翼缘厚度的增加,T形件破坏模式由翼缘完全屈服(模式1)逐渐变为螺栓断裂(模式3);螺栓孔到腹板边缘距离的增大及翼缘材料名义屈服强度的降低仅会降低属于破坏模式1和翼缘屈服同时螺栓断裂(模式2)的T形件的承载力;螺栓直径的增大会提高T形件的承载力。考虑不锈钢材料的应变硬化能力,对翼缘板塑性弯矩进行修正,提出了不锈钢T形件螺栓连接的承载力建议计算方法。     

罕遇地震作用下框架结构损伤分析

罕遇地震作用下的建筑结构往往处于弹塑性工作状态,但结构每个构件的损伤程度不尽相同.为了评价不同构件的损伤情况,编制了框架结构杆系振动模型弹塑性时程分析程序,对框架结构在罕遇地震作用下的损伤进行了分析.利用累计塑性变形倍率、平均塑性变形倍率和累计塑性转角与最大塑性转角的比值"S"对结构的损伤进行了评价.同时对结构各个杆件...     

接触面模型对面板与垫层间接触变形及面板应力的影响

对某在建面板堆石坝进行了三维有限元静、动弹塑性计算,分析了接触面模型对面板与垫层间接触面变形及面板应力的影响。面板与垫层接触面分别采用:双曲线(仅静力计算)、理想弹塑性及广义塑性接触面模型。结果表明:竣工期,3种模型计算的面板应力是基本一致的。满蓄期,3种模型计算的面板顺坡向应力分布规律基本一致,但面板坝轴向应力的分布规律和量值有较明显的差别。蓄水时广义塑性接触面模型计算的接触面的应力路径和剪切位移与双曲线和理想弹塑性存在较大的差异。在地震荷载下,理想弹塑性和广义塑性接触面模型计算的地震后坝体残余变形引起的面板顺坡应力基本一致,但面板坝轴向应力差别较大。理想弹塑性模型只有当应力达到峰值时才产生塑性变形,这样会低估接触面的残余变形,不能与坝体残余变形相协调,高估了坝体残余变形对面板应力的影响。广义塑性接触面模型能更好的反映三维条件下接触面的剪胀、剪缩、硬化、软化、循环残余变形及颗粒破碎特性,更符合实际情况。     

混凝土多轴弹塑性损伤本构模型

建立了混凝土的多轴弹塑性损伤本构模型.考虑到混凝土在受拉和受压荷载作用下的不同破坏机理,将应力张量分解成受拉和受压两部分,定义了塑性屈服函数,从而达到考虑混凝土塑性变形的目的.在连续损伤力学理论的框架内定义了相应的损伤变量,并分别给出了损伤准则,以描述材料的不同损伤过程.对混凝土的单/双轴受拉和单/双轴受压四种加载情形进行了数值计算,并与相关的试验对比,结果验证了模型的正确性及有效性.     

基于刚体准则的空间框架弹塑性非线性分析方法

基于刚体准则,采用二阶改进塑性铰模型,构建了空间弹塑性梁单元及其弹塑性刚度矩阵,建立了高效简洁的非线性增量迭代方法,可有效分析截面屈服产生的有限转动、二阶效应等柔性空间钢框架结构材料与几何非线性耦合效应。对于受初始力平衡的单元,随着单元的刚体转动与移动,其初始平衡力在当前状态下应保持大小不变,仅方向随单元做刚体转动,而实际结构的变形可以视为较大的刚体位移与较小的自然变形(弹性或非弹性)的组合。将此刚体准则植入增量迭代法,在预测阶段采用通过了刚体运动检验的弹塑性矩阵,从而合理确定迭代初始方向;在修正阶段使用刚体准则计算单元结点力,保证了计算精度。对三个典型柔性框架结构所做分析表明,本文方法能够准确预测结构的极限承载力值与塑性铰发展过程。对于空间框架结构,每根杆件仅需划分一个单元,极大提高了计算效率、降低了计算成本。与塑性区法、纤维元法以及考虑截面翘曲的修正切线刚度法等相比,本文提出的方法具有物理概念明确、单元划分少、刚度矩阵简单、分析过程简洁、计算精度与效率高等显著特点,适于工程应用。     

岩体变形加固理论及非平衡态弹塑性力学

完善了基于不平衡力的变形加固理论,建立起严格的理论基础。指出对于给定的外荷载,结构的工作区域可能是弹性区、稳定弹塑性区或非稳定弹塑性区,结构在非稳定弹塑性区需要加固力维持稳定。经典弹塑性理论只适用于弹性区和稳定弹塑性区,变形加固理论的理论基础是非平衡态弹塑性力学,它是经典弹塑性理论的增量延拓,适用于非稳定弹塑性区。结构在非稳定弹塑性区服从最小塑性余能原理,该原理要求在给定外荷载的情况下,结构自承力最大化而加固力最小化,该理论为新奥法施工技术提供了严格的理论依据。指出潘家铮最大最小原理就是最小塑性余能原理在结构极限状态的特例和推论。最后给出了变形加固理论在溪洛渡高拱坝建基面优化设计上的应用。     

An elasto-plastic damage constitutive model with double yield surfaces for saturated soft rock

An elasto-plastic damage constitutive model with double yield surfaces is developed based on irreversible thermodynamics theory and damage mechanics theory. Two kinds of plastic deformation mechanisms, including plastic friction and plastic pore deformation mechanisms, are considered. The plastic friction yield criterion is established by a parabolic open function that incorporates the volumetric deformation effect, and the motion of yield function in stress space is governed by its center position and rotation hardening rule. Meanwhile, a plastic pore yield criterion is established by adopting Gurson's criterion using the proposed friction yield model to determine the matrix deformation of porous materials. A damage variable is defined to describe the development of various microscopic defects. Comparisons between numerical predictions and experimental data of triaxial compression tests are presented with various confining pressure conditions to verify the rationality of the proposed model.     

弯曲试验确定岩石单轴抗拉强度的新方法

岩石的单轴抗拉强度是岩石的一个重要力学参数。四点弯曲试验法是获取岩石单轴抗拉强度的一种间接方法,但四点弯曲试验的传统公式计算出来的单轴抗拉强度往往比实际的单轴抗拉强度大得多,有时甚至是直接拉伸试验抗拉强度的2~3倍。因此,需要对传统公式进行改进,得出新的抗拉强度计算公式,并在四点弯曲试验中获得与实际比较符合的单轴抗拉强度。在岩石拉压模量不同的基础上,考虑岩石破坏前的塑性变形行为,通过弹塑性力学的方法精确地推导出四点式弯曲试验的单轴抗拉强度计算公式,并分析了新的抗拉强度计算公式的结果,获得与实际情形比较符合的岩石单轴抗拉强度。     

多体系统非连续变形的弹性及弹塑性分析方法(II)—— 数值算例

应用多体系统非连续变形的弹性及弹塑性分析方法从不同角度对刚性体、弹性体和弹塑性体组合多体系统进行具体的数值计算与分析,探讨接触界面的力学参数和材料强度参数对系统的变形、应力和接触应力以及塑性区的影响,得出十分有意义的结果与比较合理的结论.算例表明非连续变形计算力学模型作为一种新颖而强有力的数值分析与数值模拟方法,能够对一般的刚性体、弹性体和弹塑性体所构成的复杂的多体系统进行静、动力及接触非线性和材料非线性耦合数值分析与模拟,具有广泛的应用前景.     

交错桁架结构体系的空间二阶弹塑性全过程分析

本文基于非线性连续介质力学理论和内力屈服面塑性流动理论,推导出计算交错桁架结构体系极限承载力的二阶弹塑性刚度方程。该方法在刚度方程的构造中考虑了单元轴力、剪力、弯矩、扭矩以及结构剪切变形的影响,并在塑性铰处考虑了内力之间的相互影响。算例分析表明本文方法具有良好的计算精度。     

Plastic flow of a soil bed

A model of the elasto-plastic deformation of soils prone to dilatational softening is proposed. The deformations of softening soils are calculated on the basis of equations developed with use of experimental curves of the coefficients of friction and dilatancy versus bulk plastic strain. The interaction between a rigid square plate and a sandy bed is modeled numerically. __________ Translated from Osnovaniya, Fundamenty i Mekhanika Gruntov, No. 4, pp. 2–7, July–August, 2008.