反复荷载作用下预应力CFRP筋HPC梁的力学响应

对于预应力碳纤维增强复合材料(Carbon fiber reinforced composite,CFRP)筋高性能混凝土(High per-formance concrete,HPC)梁,建立了预应力CFRP筋的组合壳单元模型和GFRP筋的分层壳单元模型,结合相关准则研究了预应力CFRP筋HPC梁的几何非线性和材料非线性,分析了反复荷载作用下HPC梁的非线性力学响应。结果表明,单调荷载作用下预应力CFRP筋HPC梁的跨中挠度和CFRP筋应变的计算结果与试验数据均吻合良好,证明了所提出单元的有效性和研制程序的正确性;反复荷载作用下预应力CFRP筋HPC梁的受拉区配筋种类对HPC梁的力学响应具有显著影响,且梁体破坏时CFRP筋和GFRP筋均未达到相应的极限强度,所得结论供HPC梁设计参考。     

快速装拆机场道面结构力学行为分析

为解决机场改扩建不停航施工过程中所需的飞机临时滑行通道问题,需要设计建造技术性能可靠和施工便捷的临时场道结构。为满足临时场道结构技术性、工艺性和经济性等要求,研究了直接铺筑于压实地基上的可快速装拆式型钢-预应力混凝土板块组合道面的力学性能。分别研究了不同位置加载情况下板块各部位的应力和应力变化规律,利用ABAQUS有限元软件模拟了B737-800单轮轮载作用下复合结构板体的变形规律。分析结果表明,飞机荷载作用位置对快速装拆道面结构受力和变形的影响显著,荷载作用于板角位置时的结构稳定性最差,道面板侧边容易产生较高的局部应力集中,板块边沿的局部强化对于结构稳定具有关键作用,道面板块的钢框架与内部混凝土之间连接部位为结构的薄弱环节,需要合理地分布预应力钢筋增强效应来保障结构承载能力和结构完整性,多板块的铰接衔接组合具有较明显的板体联动效应与荷载分散效应,从而有助于约束板块的局部竖向变形。     

一种简单有效的层合板壳单元

本文通过修正普通四边形单元的横向剪切应变能而得到了一种新的四边形四节点壳单元(本文称之为L_3单元)。该单元每个节点有五个自由度,适用于各向同性、正交异性和层合板壳的线性、非线性及稳定性有限元分析。文中给出了各种类型板壳结构的算例。数值结果表明,该单元不仅公式简单、自由度少,而且具有令人满意的精度和收敛特性。     

考虑抗弯钢筋影响的混凝土板冲切承载力计算

本文采用刚塑性模型和空间问题平面化的合理假定,将复杂的钢筋混凝土板的冲切问题简单化,给出了在竖向荷载作用下无抗冲切钢筋的混凝土板的冲切破坏机构和承载力示意图,认为其承载力由混凝土部分和钢筋部分共同承担。然后采用双剪应力三参数破坏准则,利用虚功原理求得混凝土部分的抗冲切承载力,并综合考虑了抗弯纵筋的销栓作用,推导出钢筋混凝土板的冲切承载力计算公式。公式形式简洁,计算结果与试验结果吻合较好。     

江西商联中心B2塔楼超高层结构弹塑性分析

江西商联中心B2塔楼采用现浇钢筋混凝土框架-核心筒结构体系,属于超B级高度超高层建筑。本研究运用软件SAUSAGE,采用纤维梁单元模拟梁柱构件及壳单元模拟剪力墙构件,建立结构有限元模型,并对结构进行了弹塑性时程分析。分析结果表明,在罕遇地震作用下,仅有少量连梁出现损伤,剪力墙墙身、框架基本无损坏,结构变形满足《高层建筑混凝土结构设计规程》要求,说明结构整体具备良好的受力性能,能较好的满足抗震设计的性能目标。     

商用飞机撞击全钢衬混凝土板的有限元分析

钢板具有强度高、延性好以及耗能性佳等特点,它与混凝土板组成的钢衬混凝土板结构是一种非常好的抗冲击防护结构,被广泛使用在防护工程中,例如核电站的防护壳,能够有效的抵御商用飞机的撞击。当钢衬混凝土板结构遭受商用飞机的撞击时,钢衬板能够有效的限制结构的横向整体变形,而且后置钢衬板还能有效阻止混凝土板的破碎以及碎片的飞溅。为研究钢衬混凝土板结构的抗冲击能力,文中根据钢衬板布置方式的不同建立了3个全钢衬混凝土板的数值模型,并且通过软件模拟了这些模型在波音707-320型商用飞机的撞击下的性能,所采用的方法是荷载时程分析法。研究结果表明:相比混凝土板的正面,板的背面更需要注意加强防护,因此适当的增加后置钢衬板的厚度可以有效地提高钢衬混凝土板结构的防护性能。     

张力场对复合材料层板组合梁连接强度的影响

基于纯剪切方板后屈曲阶段边界受力分析,设计了考虑蒙皮支持刚度的复合材料"工"形层板组合梁试验件,采用对角拉伸加载方式,考察了腹板后屈曲张力场对层板组合梁连接强度的影响,并采用基于黏聚区模型的有限元方法对试验进行了仿真分析,研究了界面的失效过程与机理。研究表明:腹板后屈曲阶段形成的张力场在连接界面上产生附加的剥离载荷,使界面呈现Ⅰ/Ⅱ型复合受力状态,加速界面破坏;考虑蒙皮支持刚度的剪切试验在腹板发生失稳后使蒙皮产生法向变形,一定程度上减弱了界面剥离载荷的增加,梁结构的破坏载荷略有提高;试验的破坏模式表现为腹板的纤维压缩破坏和缘条-蒙皮界面的Ⅰ/Ⅱ型复合断裂;黏聚区模型能够很好地模拟复合材料界面的破坏,仿真与试验基本一致。     

大型振动台系统振动模态的有限元分析

本文针对滑动平台与动圈对接后水平横向振动系统的扫频试验的上限频率载止在400Hz的问题,对系统作了振动模态的有限元分析。在有限元分析中把所有离散化了的结构全部采用SAP5单元库中的平面应力膜元,这种膜元是改善了峦曲性能的威尔逊(wilson)不协调元,它很好地反映了本振动台系统的振动性态,这种膜元(与板壳元相比)大大地减少了自由度和带宽,从而节省了大量的计算费用。此外,还采用了SAP5程序中的边界元,用以提供油膜对滑台上有关节点的刚度,清除某些膜元上的非正向奇点以及用来模拟系统中的一些弹簧作用,也是较为成功的。本系统振动模态分析结果表明:激振动圈通过喇叭口部件以弯曲,扭转及(拉)压的形式向滑动平台传递激励力,也即此时激振动圈所发出的激励力大部份消耗在系统的弯曲和扭转振动,仅以部份的分量(拉或压)来驱动滑动平台的水平运动,这样势必导致激励能量大部份变为弯曲和扭转所做的功,从而使得扫描上限频率载止在400Hz左右,这与试验结果是一致的。     

正交铺设陶瓷基复合材料基体裂纹演化研究(英文)

采用能量平衡法对正交铺设陶瓷基复合材料在单轴拉伸载荷作用下的基体裂纹演化进行了研究。在拉伸载荷的作用下,正交铺设陶瓷基复合材料有5种开裂模式。开裂模式3包括横向开裂、基体开裂和纤维/基体界面脱粘;开裂模式5只包括基体开裂和纤维/基体界面脱粘。本文得到了两条横向裂纹之间出现开裂模式3和5的初始基体开裂应力;并得到了开裂模式3多裂纹演化的初始基体开裂应力。讨论了铺层厚度、纤维体积含量、纤维/基体界面剪应力和界面脱粘能对基体开裂应力和基体裂纹演化的影响。结果表明,对于SiC/CAS材料而言,两条横向裂纹之间首先出现开裂模式3。     

阀门金属平膜片工作应力分析

基于有限元分析软件ABAQUS/Standard建立某保险阀中关键零件平膜片的3D模型,对平膜片在不同运动行程、厚度和安装预偏工况下的应力状态进行了分析,得出影响平膜片应力的主要因素,为阀门产品中平膜片的设计提供了理论指导。     

高周疲劳裂纹萌生的非线性微观力学模型

简要介绍了高周疲劳裂纹萌生的微观力学模型，如滑移带挤出模型，位错塞积模型和位错反应模型等。     

有进动的高速旋转体的应力分析

本文讨论了采用有限元法对具有进动的高速旋转的轴对称体进行应力分析的方法，首先，推导了轴对称体中哥氏惯性力的分布公式，在柱坐标系下，哥氏力中含有沿径向的零阶对称不载荷和沿轴向的一阶对称及一载荷，首次，采用了具有计算精度，对边界适应性强的八节点四边等参数环形单元，并将受哥氏惯性力的轴对称体看作非轴对称问题，对有限元分析中位移模式的建立和哥氏惯性力的处理作了讨论。最后，简要地说明了所研制的计算机程序，并     

裂纹端塑性区修正公式的改进

本文讨论在小范围屈服条件下裂纹尖端塑性区的修正，指出了Irwin经典模型的不足并对其进行了改进，给出了考虑材料强化效应并采用裂纹尖端应力场精确解后的裂尖塑性区大小计算公式。通过改进后的结果与Irwin经典模型结果的比较，表明本工作使Irwin模型更为合理的准确。     

拉扭加载下疲劳裂纹扩展的试验研究

对航空材料LY12CZ进行了多种比例和非比例拉扭双轴加载下的疲劳试验。采用弹塑性有限元方法对缺口孔边的应力应变进行了分析,探讨疲劳裂纹扩展方向与孔边各应力和应变分量之间的关系。比较分析结果与试验数据得出比例加载下,疲劳裂纹基本上在垂直于最大主应变方向扩展。45°及90°非比例加载下,疲劳裂纹沿着最大剪应变平面扩展。     

临界雷诺数区准椭圆形覆冰导线风压特性研究

采用刚性模型进行测压试验,得到了不同雷诺数下准椭圆形覆冰导线的风压分布规律,通过对比平均风荷载、脉动风荷载及风荷载谱等参数,分析了雷诺数对风荷载以及横风向驰振稳定性的影响。当雷诺数达到临界区,与亚临界区的对应值相比,平均阻力系数下降、平均升力系数随风向角变化幅度大且在某些对称工况产生横风向平均升力系数;平均风压系数分布对风向角等参数更为敏感。旋涡脱落由亚临界区的规则脱落变为不规则脱落,周向风压相关性减弱,特征频率消失。临界区内平均升力系数急剧的下降段使得结构更易发生横风向驰振。     

Cracking and Mechanical Properties of Airport Concrete Pavement with Fiber and Expansive Agent

Polypropylene fiber and expansive agent are used in airport concrete to improve its shrinkage cracking resistance and mechanical properties. The concrete specimens with amount content of polypropylene fiber or expansive agent or both of them are prepared. The morphology of specimens is observed by scanning electron microscope, the time when the first crack occurred is recorded through slap test, and the mechanical properties such as compressive strength and impact energies of concrete are measured. The results show that polypropylene fiber in concrete can reduce the shrinkage and delay the first crack, improve the impact resistance obviously, and improve the compressive strength slightly. Expansive agent can compensate the shrinkage and reduce cracks of concrete pavement markedly, and improve the mechanical properties of concrete pavement slightly. The study provides recommendations for cracking control of airport concrete pavement in the future.     

U型桥台裂缝成因统计分析

文章通过调查大量的U型桥台的健康情况,分析病害形成原因.并以昌樟高速破江小桥为例,采用有限元软件模拟破江小桥U型桥台在运营荷载作用下的应力场和位移场,分析认为台背内土压力和桥上压力共同作用使U台墙内产生较大的拉应力导致混凝土U型桥台开裂.