薄腹板梁横向加劲肋设计问题的研究

利用有限元程序ANSYS计算了192组有横向加劲肋的薄腹板简支梁。通过对计算结果的分析验证了《钢结构规范》（GB50017—2003）中对薄腹板梁腹板横向加劲肋设计规定的正确性,并补充了部分设计建议,完善了利用腹板屈曲后强度的工形简支梁腹板横向加劲肋的设计方法,供设计人员参考。     

工形梁腹板横向加劲肋的有限元分析

利用ANSYS有限元分析软件对受多个集中荷载作用的薄腹板梁的腹板横向加劲肋进行了弹塑性计算,分析了利用腹板屈曲后强度时,横向加劲肋的受力状态、破坏机理,并提出了横向加劲肋的强度计算公式及其设计方法。     

冲击荷载作用下钢筋混凝土梁力学特性数值研究

为研究RC梁在冲击荷载作用下的力学特性,以混凝土强度、纵筋与箍筋配筋率、冲击体的冲击速度以及RC梁的跨度为主要参数对RC梁在冲击作用下的力学性能进行了数值分析,通过与已有试验结果对数值模型进行标定,获取了冲击力时程曲线、位移时程曲线以及破坏形态,验证了数值结果的正确性。分析结果表明,混凝土强度主要影响RC梁的破坏形态;纵筋配筋率对RC梁跨中位移影响较大;冲击体速度会同时对RC梁的破坏区域和跨中位移产生影响;RC梁跨度不仅会改变梁跨中位移也会改变梁的振动频率与反弹速度。     

带加劲肋焊接空心球节点足尺试验研究

为满足某体育场馆钢结构屋盖设计需要,对屋盖的带加劲肋焊接空心球节点(共12个)进行轴向拉、压足尺模型试验和分析。通过试验研究,得到加载过程中节点球身和钢管表面各测点的应变与荷载的关系。通过分析大直径球节点钢管和钢球的受力变形状态,提出该类节点受力明显变化的四个阶段,对该类节点的安全性和承载力富余度进行评价,将试验值和规范规定的承载力计算值进行比较,并对规范推荐的承载力计算公式提出了有效建议。     

冲击荷载作用下钢框架动力响应及损伤倒塌研究

冲击荷载作用下,多层钢框架的动力响应是一个复杂的非线性过程。运用ABAQUS/CAE建立两层两跨钢框架三维有限元模型,对冲击荷载作用下钢框架的动力响应和损伤倒塌进行研究。采取多点积分算法,控制沙漏,确保结果可靠。以冲击块分别碰撞钢框架的边柱及中柱,研究了冲击速度、冲击质量、柱顶轴压力等参数对钢框架在冲击作用下的动力响应的影响,对框架在冲击后的损伤及倒塌进行了分析。结果表明:冲击速度、冲击质量、柱顶轴压力的增加都会加剧钢框架的动力响应;相同冲击动能下,冲击边柱产生的水平位移较大;冲击后,钢框架的变形主要表现为翼缘的扭转和腹板屈曲,以及冲击接触面"刺入式"凹陷变形;根据冲击过程中梁转角的大小将钢框架倒塌发展分为三个阶段:弹性阶段、塑性和悬链线阶段、悬锁机构阶段,钢框架最终由于梁转角过大和柱失效而倒塌。     

岩体在冲击载荷作用下的各向异性损伤模型及其应用

建立了一个各向异性的损伤模型，用于描述岩土工程中预留岩体在冲击载荷下的损伤演化特征。以二阶张量为损伤变量，推导了依赖于损伤变量的弹性模量表达式，利用一个等价状态，建立损伤岩体的本构关系。为了反映冲击载荷下岩石材料的应变率敏感性，对损伤的门槛值进行粘性调整。研究结果表明，该损伤模型能够模拟岩石材料在冲击载荷下的损伤特征，可以为岩土工程中经历过冲击扰动作用的岩体的稳定性分析提供理论依据。     

冲击荷载下焊接空心球节点的动力响应研究

为研究冲击荷载下节点刚度和冲击速度对焊接球节点动力响应的影响,对缩尺节点试件进行不同高度下的冲击试验;采用ANSYS/LS-DYNA软件中的Shell163壳单元模拟焊接球和杆件,采用Solid164实体单元模拟冲击物,建立焊接空心球节点精细化有限元模型.将试验结果和有限元分析结果进行对比,验证有限元模型的有效性.通过改变钢球冲击高度、球节点壁厚和直径,从节点的动应力、动应变、动位移、冲击力以及冲击能量5个方面,对焊接球节点开展动力响应分析.研究结果表明:动力响应随冲击能量的增加而增大;增加焊接球直径相当于削弱了节点的刚度,但削弱幅度不大;增加焊接球壁厚对于提升节点的抗冲击性能有一定作用.     

加劲板梁弯剪相互作用的数值研究和可靠性分析

对受弯剪相互作用的纵向加劲板梁的抗力进行研究。根据一个经过验证的数值模型进行更广泛的数值参数研究。共对630根梁进行分析并将试验结果用于抗力模型的可靠性分析。参考5种不同的抗力模型并确定相应的部分安全系数。抗力模型包括EN1993-1-5中所提到的弯剪(M-V)相互作用抗力模型、改进的M-V相互作用模型、总截面弯曲抗力模型以及两种由前3种抗力模型组合而成的抗力模型。M-V相互作用的研究可以使用部分安全系数1.1的EN1993-1-5中的M-V相互作用抗力模型或部分安全系数为1.1的全截面抗弯强度。     

小片荷载偏心作用下具有三角加劲肋的Ⅰ型梁的强度分析

分析了三角加劲肋对小片荷载偏心作用下Ⅰ型梁强度和性能的影响作用。运用有限元分析方法对具有多种几何尺寸以及不同的加劲肋分布位置的梁进行了大量计算。经与试验结果进行对比,确认了数值模型及其计算结果的有限性。此外,结果显示:该数值模型可用于分析具有不同加劲肋的各种Ⅰ型梁;三角加劲肋比其他类型的加劲肋更为有效,尤其在小片荷载偏心作用下;同时相比于其他加劲肋,采用三角加劲肋的梁的临界小片荷载承载力上升了近95%。     

冲击荷载下圆孔蜂窝梁动力响应及孔间腹板屈曲研究

为了研究圆孔蜂窝梁在非常规荷载作用下的动力响应,对9根圆孔蜂窝梁进行落锤冲击试验,探究冲击速度、冲击质量、孔间距、孔高等4个参数对其动力响应和孔间腹板屈曲的影响。试验过程中采集锤头冲击力、梁的位移和加速度以及圆孔周围的应变,并通过高速摄像机拍摄冲击过程。试验结果表明：冲击持续时间随着冲击速度和质量的增加而增加;梁的位移响应受与冲击区域的距离、冲击能量、孔间距和孔高的影响;梁的平均能量吸收率为57.63%,并随着孔间距的增大而减小,随着孔高的增大而增加;加速度沿梁跨中到支座呈“两折线”衰减;冲击作用位置处圆孔的投影面积减小率与冲击能量表现为近似指数增长的趋势;随着冲击能量的增大,跨中孔间腹板发生侧向凸曲的程度加剧;随着孔间距的减小和孔高的增加,非跨中孔间腹板的屈曲程度加剧。     

焊接楔形波纹腹板工字钢梁整体稳定性能研究

建立焊接楔形波纹腹板工字钢简支梁在不等端弯矩作用下的平衡微分方程,并采用有限积分法编写程序求解,提出楔形波纹腹板工字钢简支梁在不等端弯矩作用下临界弯矩的建议公式。将拟合公式计算结果与ANSYS特征屈曲分析进行比较,表明ANSYS特征屈曲分析与弹性理论吻合较好。利用ANSYS特征屈曲分析,拟合得到楔形波纹腹板工字钢简支梁和悬臂梁在6种典型荷载工况(集中荷载和均布荷载分别作用于上翼缘、剪心、下翼缘)下弹性临界弯矩的实用设计公式。在此基础上,通过ANSYS弹塑性稳定分析提出并验证楔形波纹腹板H型钢梁弹塑性稳定极限承载能力计算公式。最后进行5根楔形波纹腹板工字钢悬臂梁在自由端上翼缘单点加载的整体稳定试验,并将试验结果与ANSYS弹塑性分析结果及实用设计公式的计算结果进行对比,验证ANSYS有限元分析的合理性以及实用设计公式的可靠性。     

冲击荷载作用下四种典型施威德肋型单层球面网壳动力响应研究

为了研究4种典型施威德肋型单层球面网壳在冲击荷载作用下动力响应特征的差别,以4种典型施威德肋型球面网壳为研究对象,利用ANSYS/LS-DYNA进行参数化建模。首先介绍了分析模型及相关参数,选用考虑材料应变率影响的杆件模型,然后选择不同的冲击点对4种类型网壳分别进行竖向冲击荷载作用下的动力响应研究,最后从网壳结构的响应模式、位移、加速度、应变能4个方面进行了分析对比。结果表明:网壳结构的冲击响应模式随冲击物动能的改变而规律性变化;在相同的冲击荷载作用下,结构的动力响应均随着冲击点离支座越远而越强烈;4种网壳中无环杆的交叉斜杆-施威德肋型球面网壳结构在冲击荷载作用下的动力响应最大,因此在网壳选型时应谨慎选用。     

双向加劲钢板剪力墙在纯剪作用下的弹性稳定性研究

在前人研究基础上,通过施加多道具有抗扭刚度的竖向槽钢加劲肋,然后再加1道没有抗扭刚度的横向板条加劲肋,对双面双向加劲的钢板剪力墙进行大量有限元弹性屈曲分析,最后提出钢板剪力墙弹性屈曲临界剪切应力和加劲肋门槛刚度的计算公式。数值计算结果表明:公式具有良好的精度,并且偏安全;影响加劲肋门槛刚度的关键因素是钢板剪力墙小区格宽高比、竖肋数目以及横竖肋板厚比。     

T形方管相贯焊接加强节点的极限承载力研究

通过有限元软件ANSYS对T形方管相贯焊接加强节点轴力和弯矩作用下的极限承载力进行了数值模拟研究,采用的加强方式为主管壁加厚、在主管内部设置横向和纵向加劲肋.研究结果表明三种加强方式对于T形节点的单项承载力都有不同程度的提高作用,且提高幅度与几何参数有关.     

带T形加劲肋双钢板组合剪力墙数值模拟研究

采用OpenSees软件对带T形加劲肋双钢板组合剪力墙的低周反复荷载试验进行了数值模拟,并通过与试验结果的对比验证了数值模拟的可靠性.在此基础上,通过数值模拟对影响该类组合剪力墙抗震性能的轴压比、剪跨比、钢板厚度等主要参数进行了分析.结果表明,增大剪力墙的轴压比会使承载力略微提高,但也会使后期刚度退化加快.剪跨比的增大...     

爆炸冲击作用下覆土波纹拱结构动力响应

为了进一步研究波纹钢拱形结构在爆炸荷载作用下的动力响应,采用ANSYS/LS-DYNA动力有限元数值方法,利用流固耦合算法,对覆土波纹钢板在土中爆炸冲击作用下的动力响应进行了数值模拟,分析了不同爆距下爆炸冲击对结构动力响应的影响。结果表明,随着爆炸距离增大,爆炸波在结构表面产生的动力响应明显减弱。     

使用损伤与高温耦合作用下钢筋混凝土梁火灾试验研究与数值分析

为研究不同裂缝宽度对钢筋混凝土梁抗火性能的影响,以混凝土裂缝最大宽度wmax为损伤指标,制作7个钢筋混凝土梁试件,加静载使其产生最大宽度为0.05 mm、0.10 mm、0.15 mm、0.20 mm、0.25 mm、0.30 mm的裂缝,模拟其正常使用时受力状态,并对其进行火灾试验。试验结果表明:不同试件相同位置测点升温大致相同,但截面历经最高温度相差较大,最大温差达到150℃;裂缝宽度越大,试件最终破坏时历经最高温度越小,挠度增长越快。采用ANSYS有限元软件分析梁截面的温度场分布,结果表明:由于初始损伤的存在,相同截面高度处,不同截面沿跨度方向的温度曲线出现波动,裂缝处尤为明显;同一截面,沿截面高度方向的温度曲线出现平台,且裂缝越宽,平台越长,使得截面高温承载力显著退化。提出了考虑裂缝影响的高温作用下混凝土梁承载力简化计算模型,较未考虑裂缝影响的高温作用下混凝土梁承载力的计算精度提高显著。     

竖向荷载作用下带纵向加强肋复合墙体受力性能研究

为研究带纵向加强肋复合墙体在竖向荷载作用下的力学性能,设计并制作一榀1/2缩尺比例模型墙体进行竖向均布荷载作用下的试验研究,探析复合墙体的破坏过程及墙体内钢筋应变在加载过程中的变化规律.采用ABAQUS软件建立不同工况下墙体的数值模型进行数值计算,分析影响墙体竖向承载力的主要因素.结果 表明:复合墙体在竖向均布荷载作用...     

长持时平面爆炸波作用下RC梁动力响应研究

通过野外爆炸试验和数值模拟,对RC梁在长持时平面爆炸波作用下的动态响应和破坏模式进行了研究。为获取长持时平面爆炸波,设计了基于平面多点装药爆轰技术的平面爆炸波发生装置。对4根2500 mm×200 mm×200 mm的RC梁进行了野外爆炸试验,其爆炸荷载峰值和持时分别在0.4～0.7 MPa和85～100 ms范围内。进一步基于有限元分析软件LS-DYNA中的结构化任意拉格朗日-欧拉(SALE)求解器和流固耦合算法,对试验工况进行了数值模拟。通过对比超压、钢筋应变和位移时程以及构件损伤,验证了所采用有限元分析方法的准确性。同时,评估了UFC 3-340-02规范中等效单自由度(SDOF)方法对于长持时爆炸工况的适用性。结果表明：所设计装置能够生成长持时平面爆炸波,RC梁呈现典型弯曲破坏模式;基于SALE的有限元分析方法适用于多点爆轰工况;SDOF方法低估了RC梁在长持时爆炸作用下的跨中最大位移,对于所考虑工况,混凝土和钢筋动态放大因子推荐取值为1.05和1.02。     

正弦波纹腹板工字钢简支梁抗弯承载力的理论分析与试验研究

为研究正弦波纹腹板工字钢梁的受弯性能,设计了此种钢梁的受弯试验,并采用有限元方法对其受弯性能进行了数值模拟,然后对其抗弯承载能力进行了理论分析。分析结果表明,波纹腹板工字钢梁表现出较好的抗弯变形能力,并且具有良好的塑性性能;波纹腹板工字钢梁在竖向荷载作用下波纹腹板几乎不产生任何弯曲正应力,弯矩基本由翼缘承担;波纹腹板工字钢梁的极限弯矩可由近似的截面受弯承载力公式求得。