地震作用下冷弯薄壁型钢结构房屋弹塑性位移简化计算研究

针对地震作用下冷弯薄壁型钢结构房屋弹塑性位移的简化计算,基于层间剪切模型和冷弯薄壁型钢组合墙体的恢复力模型,对2层~7层冷弯薄壁型钢结构房屋进行弹塑性时程分析。通过对滞回耗能沿楼层高度分布规律的研究,确定了冷弯薄壁型钢结构房屋薄弱楼层的位置;研究了楼层屈服剪力系数、楼层数、结构自振周期和不同地震记录对弹塑性层间位移增大系数的影响;通过大量参数统计分析,提出了冷弯薄壁型钢结构房屋弹塑性层间位移增大系数与楼层屈服剪力系数和楼层数的定量关系,为罕遇地震作用下冷弯薄壁型钢结构房屋弹塑性位移验算提供依据。     

薄壁环形零件滚压成形研究

选择对称带槽薄壁环形零件,采用紫铜板料,通过有限元模拟及成形试验分析了薄壁环形零件滚压成形的力学特征、主要成形缺陷及成形极限,给出了试件变形区的应力应变分布、试件宽度与槽部高度的变化及滚压成形缺陷的试验结果.研究结果表明:采用滚压成形方法加工薄壁环形零件是可行的,滚压成形是局部变形,变形区壁厚变薄;当厚宽比t/6≤0.044时试件与模具接触的槽底部金属起皱,t/b≥0.058时开裂;可以通过增大板料厚度和滚压系数mG提高槽部成形极限.     

冷弯薄壁箱形截面柱在偏心荷载作用下的弹塑性屈曲

本文对冷弯薄壁箱形截面柱分别在常位移梯度偏心加载和常荷载偏心距加载下的弹塑性屈曲后性能进行了全过程屈曲分析。分析中考虑了壁板初曲、截面弯角处冷作硬化以及应力应变曲线的圆滑过渡过柱屈曲后承载能力的影响。采用修正的Ilyushin屈服准则,将线性有限条理论推广应用于解决大挠度、弹塑性稳定问题,不仅大大地减少了计算工作量,而且具有较高的精度。进行了冷弯箱形截面柱的受压试验。试验与理论分析结果比较吻合。     

轴向压应力作用下薄壁筒壳双轴热棘轮效应机理研究

本文通过循环受载轴对称弹塑性有限元计算,详细阐述了内压及轴向压应力作用下薄壁筒壳(双轴问题)R_1型、R_2型热棘轮变形机理。     

考虑墙体作用的低层冷弯薄壁型钢轻型房屋住宅体系弹塑性动力分析

低层冷弯薄壁型钢结构住宅体系的抗震性能是进行该类结构推广应用的关键。该文基于ANSYS软件建立了该类结构体系的数值模型,在考虑冷弯薄型钢构件及门窗洞口加强与否、考虑组合墙体作用与否等情况下,分别进行了设防烈度为7度时常遇地震下的静力分析和弹性时程分析和设防烈度分别为7度、8度和9度时罕遇地震下的弹塑性时程分析。结果表明:常遇地震作用时结构弹性层间位移由风荷载控制,罕遇地震作用下结构弹塑性层间侧移则由地震作用控制;是否考虑组合墙体及墙面板材料特性对结构承载力、变形及抗震性能影响显著。在设防烈度分别为7度、8度和9度时的罕遇地震作用下,考虑组合墙体时结构最大弹塑性层间位移角可满足现行抗震规范(GB50011-2010)要求,双面OSB墙面板且角柱进行加强时抗震性能最好。该文结果可为进一步进行此类结构体系的抗震性能研究及应用提供参考。     

热声载荷作用下金属薄壁结构的振动响应与试验验证EI北大核心CSCD

针对航空航天薄壁结构在热声载荷作用下的非线性振动响应问题,基于声振耦合理论,采用耦合的有限元/边界元法对四边固支高温合金矩形薄壁结构进行了动力学响应计算。重点研究了薄壁结构在行波加载与扩散场加载条件下的振动应力/应变响应规律,讨论了温升对结构振动响应的影响规律,分析了薄壁结构热屈曲(Thermal-buckling)和跳变(Snap-through)响应特性。通过将薄壁结构在不同温度条件下的振动模态以及动态应变响应的仿真结果与热环境下的声激振试验结果进行对比,表明计算的基频量值及随温度的变化关系与试验结果获得较好的一致性,计算的应变响应与试验测试结果量值相当,验证了热声响应计算方法与模型的有效性。该研究提出的金属薄壁结构在热声载荷作用下的非线性振动响应计算方法及分析结论对进一步开展热声疲劳寿命预测及动强度设计提供依据。     

热声载荷作用下金属薄壁结构的振动响应与试验验证

针对航空航天薄壁结构在热声载荷作用下的非线性振动响应问题,基于声振耦合理论,采用耦合的有限元/边界元法对四边固支高温合金矩形薄壁结构进行了动力学响应计算。重点研究了薄壁结构在行波加载与扩散场加载条件下的振动应力/应变响应规律,讨论了温升对结构振动响应的影响规律,分析了薄壁结构热屈曲(Thermal-buckling)和跳变(Snap-through)响应特性。通过将薄壁结构在不同温度条件下的振动模态以及动态应变响应的仿真结果与热环境下的声激振试验结果进行对比,表明计算的基频量值及随温度的变化关系与试验结果获得较好的一致性,计算的应变响应与试验测试结果量值相当,验证了热声响应计算方法与模型的有效性。该研究提出的金属薄壁结构在热声载荷作用下的非线性振动响应计算方法及分析结论对进一步开展热声疲劳寿命预测及动强度设计提供依据。     

考虑剪切变形的薄壁杆件稳定分析

本文提出了一种基于势能原理的薄壁杆件稳定分析的半离散方法。采用转换Ｂ３样条函数作为横截面纵向位移的插值函数，通过变分原理，导出控制微分方程及自然边界条件，利用常微分方程求解器求解。分析时放弃了古典理论关于杆壁中线剪应变为零或剪力流为常数的假设，很好地描述了剪力滞后现象。本方法适用于任意截面形状的薄壁杆件，能够灵活、精确、有效地进行薄壁杆件在轴压与纯弯作用下的稳定分析。算例的快速收敛说明了计算结果的可靠性。     

预紧力作用下的薄壁结构屈曲稳定性分析

本文以某弹性加载系统中的薄壁结构为分析对象,通过理论分析及有限元仿真相结合的方式计算薄壁结构受压状态下的屈曲失稳临界载荷,有限元仿真结果与理论解析计算基本一致。在屈曲分析的基础上计算薄壁结构两侧的最小预紧力,通过有限元仿真进一步验证了预紧力对屈曲稳定性的影响。仿真结果表明,预紧后的薄壁结构承载能力明显提高,证明了预紧方案及最小预紧力计算方法的正确性,屈曲分析计算及预紧方案在工程应用上具有实用性及借鉴意义。     

柔性柔水薄壁对波浪的散射

本文假定在微幅波作用下，柔性透水薄壁做微幅摆动，采用线性理论研究了柔性透水薄壁对波浪的散射作用讨论了射波波数，薄壁的摆幅及薄壁距水底的距离对反射系数和透射系数的影响。     

有限宽板偏心裂纹在裂纹面受两对点力时的弹塑性分析

有裂纹的有限宽板的弹塑性解是弹塑性裂断力学最困难的问题之一，本文采用线场分析方法对理想弹塑性有材料有限宽板偏心裂纹在裂纹面上受两对反平面集中力的情形进行弹塑性分析，本文的分析不受小范围屈服条件的限制，求得了裂纹线附近的弹塑性解析解，裂纹线上的塑性区长度随外荷载的变化规律及有限宽板具有偏心裂纹的承载力，其结果在裂纹线附近足够精确。     

冷弯薄壁箱形梁柱构件局部与整体稳定相关作用的弹塑性分析

本文将局部屈曲的薄壁构件等效成由若干个局部屈曲的波段在局部屈曲节平面处连接而成的梁柱构件。首先分析该波段(或短柱段)局部屈曲后的弹塑性M-P-Φ曲线,进而应用有限积分法求解薄壁构件的极限承载能力。这一处理方法,使得薄壁构件局部与整体稳定相关作用这一难度较大的问题得到了很好的解决,并且具有较高的精度。     

大跨越钢管混凝土输电塔地震作用弹塑性分析

利用静力和动力两种方法研究了一个大跨越钢管混凝土输电塔在地震作用下的弹塑性力学性能,包括:1) 建立了精细的输电塔和塔线体系两种有限元模型以及输电塔材料的非线性模型;2) 将由振型分解反应谱法得到的结构底部剪力按第一阶振型分配到有限元模型的各个节点上,一步步增加节点力,使材料逐渐进入塑性状态直到计算不能收敛为止。静力分析表明:结构失效是由于薄壁钢管单元失效造成的,而钢管混凝土单元还没有失效,结构的极限荷载由薄壁钢管单元决定;3) 利用时程法进行罕遇地震下的输电塔弹塑性分析。动力分析表明:在地震作用下,塔上许多单元很快就进入了塑性,在最后时刻,有一定数量的薄壁钢管单元已经破坏,但钢管混凝土单元没有出现破坏的情况,该塔能实现“大震不倒”的目标。两种方法都显示塔的中部是结构的薄弱处。     

泡沫铝填充薄壁金属管塑性变形缓冲器吸能特性的试验研究

摘要：通过试验方法研究了泡沫铝填充薄壁金属管塑性变形缓冲器在准静态作用下的吸能特性。首先,进行了泡沫铝,薄壁金属管塑性变形缓冲器及泡沫铝填充薄壁金属管塑性变形缓冲器的轴向压缩试验。然后,根据试验结果,对泡沫铝填充薄壁金属管塑性变形缓冲器的吸能特性进行了分析,并与独立的泡沫铝及薄壁金属管塑性变形缓冲器的吸能特性进行了比较。结果表明,泡沫铝填充薄壁金属管塑性变形缓冲器的吸能特性有了很大的提高。在吸收的能量一定时,泡沫铝填充结构能够减少吸能结构所需要的体积与质量。     

浅埋结构共振的大变形计算

本文通过对荷载，介质，结构三者相互作用，引起浅埋结构产生共振的机理分析，及结构大变形特征的论述，运用抗力曲线法，求解了浅埋钢筋混凝土在爆炸荷载作用下引起共振所产生的弹塑性大变形，从而得出：浅埋结构的共振属于有阻尼的弹塑性共振，复土结构将产生的产生弹塑性大变形，运用抗力曲线法求其解的结论。     

复变函数方法分析剪－压组合作用圆孔平面的弹塑性应力集中问题

本文引用复变函数保角变换方法分析剪－压组合作用圆孔平面的弹塑性应力集中问题。本文发展了伽林等用复变函数求解塑性应力的方法，在更复杂的受力条件下给出应力集中函数及弹塑性界限形状。     

不同温度加载模式AZ31镁合金型材张力绕弯成形数值模拟

采用三维弹塑性热力耦合有限元法实现了薄壁U形AZ31镁合金型材的温热张力绕弯成形的数值模拟,分析了4种温度加载模式下型材温热张力绕弯成形过程的温度场和应力场的变化。从模具预热、绕弯前温度场均匀化处理、随动热源的添加等方面实现了型材绕弯过程中温度场稳定性的提高。结果表明,绕弯前型材均匀化10s为最佳时间,随动热源的添加及模具的预热均减小了绕弯过程中型材与外界的热交换。分析了不同温度加载模式下型材内外侧等效应力及温度场的变化。模拟结果可以对AZ31镁合金型材张力绕弯成形工艺的优化提供参考。     

复变函数方法分析剪－压组合作用圆孔平面的弹塑性应力集中问题

本文引用复变函数保角变换方法分析剪－压组合作用圆孔平面的弹塑性应力集中问题。本文发展了伽林等用复变函数求解塑性应力的方法，在更复杂的受力条件下给出应力集中函数及弹塑性界限形状。     

多裂纹弹塑性干涉效应及其工程解

本文针对Ｒａｍｂｅｒｇ－Ｏｓｇｏｏｄ关系材料进行弹塑性有限元计算，研究分析了平面应力问题下的近似无限宽板中双共线裂纹弹塑性干涉效应的变化规律，利用双裂纹裂纹Ｊ积分值和等载荷比下单裂纹尖Ｊ积分值之比来确定双裂纹间的弹塑性干涉效应，研究发现，弹塑性干涉效应不同于线弹性干步效应。除了与裂纹几何尺寸有关外，且是载荷比和材料性能的函数，由此证明线弹性分析作为裂纹问题处理的依据有可能出现危险的结果，在此基础上     

减小薄壁套加工变形的工艺分析

本文通过对薄壁套加工难点的剖析，指出其所具有的刚性差、装夹困难、易变形等缺陷，并对影响薄壁套变形的原因进行了分析，从装夹力、热变形及振动的分析及改进薄壁套加工方法等不同角度入手，寻求减小薄壁套加工变形的措施和途径，为问类产品及同行们提供可借鉴的工艺途径和分析问题的思路。