加强型薄壁杆件约束扭转数值分析

在航空、船舶、建筑、机械等各工程领域中,广泛应用由型钢或组合结构组成薄壁杆件.薄壁杆件按其截面力学特征,分开口截面及闭合截面两类.闭合截面远比开口截面具有强劲的抗扭刚度,为了提高开口截面薄壁杆件的抗扭承载能力,可在开口截面上沿杆长方向加设一系列横向联系杆(如板、管、型钢),这就形成第三种类型薄壁杆件,即称之为加强型薄壁杆件,...     

影响金属材料流动极限若干因素的研究

金属材料拉伸和扭转时的流动极限是一个基本的材料机械性质参数。根据有关资料介绍,矩形截面杆件弯曲由于应力分布不均匀,按弹性公式计算能提高试件外层纤维拉压流动极限10～20%,16Mng钢能提高30～40%。对于碳钢圆截面弯曲试件将提高60%。此外,圆轴扭转 ...     

杆件在偏心压力作用下的正应力及其强度计算讨论

杆件在偏心压(拉)力作用下的正应力及其强度计算问题在一般材料力学教科书中都有过专门的介绍,然而在这些介绍当中均没有考虑作用在杆件上的轴向外力在杆件弯曲变形中所引起的附加弯矩对正应力的影响贡献,本文在考虑这一影响贡献的基础上,推导出了计算杆件最大正应力的表达式,并与材料力学教科书中的未考虑上述影响的对应公式进行了比较,给出了二者之间的相对误差随载荷的变化规律,并说明了这种误差的影响范围。     

形成不同拉压允许应力Michell桁架的有限元方法

提出了形成具有不同拉压允许应力材料的Michell桁架的有限元方法。采用正交异性材料模型,以结点位置杆件的密度和方向作为设计变量,由结点位置的值插值得到有限单元内部的材料性质,材料在设计域内连续分布,这样避免了单元之间材料性质的突变,因此从根本上避免了单元铰接、棋盘格现象以及单元依赖性等数值计算不稳定性问题。提出了一种基于优化准则法的迭代算法,用以形成不同拉压允许应力材料的Michell桁架。由有限元分析得到结点位置处的主应力方向作为杆件方向,根据主应力方向的应变和材料拉压允许应力调整杆件密度。最后由结点位置的杆件方向形成Michell桁架中连续分布杆件。     

关于规定荷载下柱截面设计方法的探讨

桁架和柱的设计中,常碰到压杆的稳定问题,这一问题在不知杆的截面尺寸情况下,是以试算的方法确定杆的临界力,然后确定截面尺寸.本文给出了常见型钢杆件、松元木杆件受压时稳定问题的图解法,设计者可依据其荷载、支承情况迅速地查出所需截面尺寸或型钢型号.     

考虑约束扭转的薄壁梁单元刚度矩阵

推导了薄壁空间梁单元刚度矩阵 ,考虑了双向弯曲及截面约束扭转对杆件轴向变形的影响 ;计算了截面的翘曲变形 ,以及二次剪应力对翘曲变形的影响 ,可适用于任意截面 (包括开口、闭口和混合剖面 )的薄壁杆件。计算结果表明 ,考虑约束扭转的薄壁梁单元刚度矩阵有相当好的精确度 ,可以用于薄壁杆件的静动力分析。     

截面核心概念的教学方法探讨

截面核心是土木工程混凝土类不抗拉材料受压柱状结构设计中的重要概念.为了在材料力学课程中加深学生对截面核心的认识,首先运用MATLAB语言编写了截面核心的计算程序,通过若干计算实例使学生对截面核心的形状产生感性的认识,然后讨论了截面核心的外凸性:运用静力等效和叠加原理从力学上解释了截面核心的外凸性;运用中性轴方程和凸集的...     

考虑损伤拉压不同模量梁的纯弯曲

根据考虑损伤的变模量弹性理论,建立了考虑损伤的拉压不同模量梁的弯曲基本方程,推导了梁的拉（压)应力、受拉区高度和挠度的计算公式．应用数值计算方法,分别得到了有损与无损时梁极限拉（压）应力、受拉区高度与模量比的关系曲线以及有损梁的最大挠度和模量比的关系曲线,同时得到了梁拉（压）应力比值、损伤引起的中性轴偏移量和梁跨中挠度比值与载荷的关系曲线．这些结论可为工程上具拉压不同模量梁的截面设计提供一定的参考价值．     

钢管混凝土空间桁拱徐变计算的单一单元模型

采用空间杆单元模拟结构杆件,基于徐变作用下钢管与核心混凝土黏结良好因而应变协调的特点,结合徐变的时间步增量分析方法,建立适合钢管混凝土空间桁拱徐变分析的单一单元模型并开发了程序,对湖南茅草街大桥(主跨为368 m的中承式钢管混凝土拱)进行了《公路钢管混凝土拱桥设计规范》(JTG-T D65-2015)和《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTG D62-2004)规定的两种徐变模式下拱肋下挠、截面应力以及杆件内力重分布的对比分析。结果表明：本研究的钢管混凝土杆件单一单元模型相对于常规的双单元模型能提高计算效率;两种徐变模式下计算的由徐变引起的拱肋下挠、截面应力重分布非常明显,杆件内力重分布不太明显;相对而言,后一种徐变模式下徐变对拱肋受力行为的影响更强些。     

基于多节点微桁架元的薄板锚固区拉压杆模型

目前混凝土桥梁结构D区多依据应力迹线的走向以及应力积分来确定拉压杆模型的基本构形, 模型中杆件 的布置存在一定的困难和随意性.针对此问题, 以后张薄板锚固区为研究对象, 提出一种多尺度分区渐进结构优化算法.首先, 通过一种新的多节点微桁架元构建相应的等效基结构.然后利用此算法对不同偏心锚固力作用下的等效基结构进行分析, 以自动生成锚固区拉压杆模型.最后, 将该拉压杆模型与美国AASHTO桥梁设计规范中推荐的模型进行了对比.研究结果表明:该算法能够定量化确认拉压杆模型中杆件的位置, 特别是拉杆位置与数值分析得到的受拉区合力作用线能较好吻合.     

伪弹性形状记忆合金杆屈曲行为研究

对不同长细比伪弹性TiNi合金矩形截面杆进行了压缩试验,通过应变片和热电偶来捕捉杆中间截面表层材料的相变演化,采用热电偶测量杆中间截面受拉侧的温度,分析了长细比和材料相变对杆件承载能力的影响。结果表明:加载和卸载阶段,两端夹支TiNi杆的载荷-应变曲线随着长细比的改变发生明显的变化,对于短杆,相变会提高其承载能力;对于长杆,其极限承载能力取决于长细比,相变的影响集中在后屈曲阶段;对于低长细比杆件,加载阶段温度持续升高,而高长细比构件,应变达到最大值时温度已开始下降,所有杆件在卸载结束时的温度均低于加载初始时刻。     

结构设计竞赛中纸质杆件相关参数确定及极限承载力研究1）

为确定纸质杆件的材料参数,并研究白卡纸杆件极限承载力的影响因素及杆件极限承载力计算方法,制作多组白卡纸杆试件并进行加载试验.测得白卡纸的泊松比为0.137 3,弹性模量为5.5GPa.杆件的抗压极限承载力受杆件的厚度、内径、长度、截面形状、白卡纸纹理方向以及涂胶宽度的影响;结合压杆稳定相关理论,由数据拟合得到白卡纸杆件极限承载力的近似计算方法;通过公式计算结果与试验结果比较,证明其准确有效.     

结构设计竞赛中纸质杆件相关参数确定及极限承载力研究

为确定纸质杆件的材料参数,并研究白卡纸杆件极限承载力的影响因素及杆件极限承载力计算方法,制作多组白卡纸杆试件并进行加载试验.测得白卡纸的泊松比为0.137 3,弹性模量为5.5 GPa.杆件的抗压极限承载力受杆件的厚度、内径、长度、截面形状、白卡纸纹理方向以及涂胶宽度的影响;结合压杆稳定相关理论,由数据拟合得到白卡纸杆件极限承载力的近似计算方法;通过公式计算结果与试验结果比较,证明其准确有效.     

用频率法测试一端固支另一端自由压杆的临界载荷

针对用频率法测定一端固支一端自由的杆件临界压力时,对杆件自由端的特殊约束要求,设计了一种双杆对称加载夹持装置,使杆件在承受轴向载荷作用的同时,仍然能够满足产生横向自由振动的条件。利用该装置进行频率法实验,得到了接近欧拉解的临界压力测试结果。结合实验数据分析,探讨了将频率法用于一端固支一端自由的压杆临界压力测试时,轴向压和轴向拉两种加载方式的适应性。     

纵向无弯矩闭口截面圆柱壳的一个解

闭口截面圆柱壳是工程上常见的一种构件。在理论求解方面,大量的工作是用展开为级数求解或是用富氏、拉氏变换求解,所得的结果一般都较繁。为了简化计算过程,对于不必精确计算的中等以上长度的圆柱壳,常用薄壁杆件理论。文献[1—3],都在薄壁杆     

拉压杆件有限元最佳应力点问题

以拉压杆件单元为例,对三种载荷作用下的位移和应变利用等参元计算,对等参元量佳应力计算点问题进行了分析。     

??????????????????????

通过对拉压杆概念的回顾以及出现在教科书中几个实例的分析，一方面 说明规范化载荷平衡分析的必要性，另一方面展示杆件分析类型的标准与意义.     

几种变截面点阵承受面外压缩载荷的力学行为

增材制造工艺的出现使得轴向变截面点阵结构设计成为可能,变截面点阵的刚度、强度和稳定性等力学行为研究具有重要的工程意义。假定杆件横截面沿轴向呈双曲线或椭圆型变化,积分推导变截面对于杆件刚度产生的影响,在平衡方程中进行参数变换,推导出变截面对于杆件失稳特征值的解析解,并最终将椭圆型截面杆件应用于实际的金字塔点阵设计。最后引入了特征值算法和弧长法,前者证实了解析解的正确性,后者用于计算含几何缺陷的金字塔胞元后屈曲行为。解析解与数值方法均表明,对于相对密度较低的金字塔点阵,椭圆型轴向变截面杆件设计可以使得点阵刚度在基本保持不变的情况下,有效提高点阵等效压缩强度。研究结果可以为高性能变截面点阵的设计提供理论基础。     

超静定结构温度应力问题探讨

把温度应力问题分为两个过程求解.先解除多余约束,将超静定问题转化为静定问题,使杆件自由伸长或缩短.再按照原来的方式将所有杆件安装好,由于温度升高后,杆件的长度可能不再匹配,所以会产生装配应力,这时便转化为一般的装配应力问题.这样便把耦合在一起的温度应力和拉压应力分解成两个过程,令学生感到非常容易接受.     

一类材料力学超静定结构的优化分析

<正>题目结构由不计自重的刚性梁ABC、圆形截面弹性杆1和2组成,如图1所示两杆的横截面面积分别为A_1和A_2,弹性模量均为E,许用正应力均为[σ],稳定安全因数均为n_(st)。已知刚性梁上作用均布载荷q,在满足杆件1的强度和杆件2(假定为大柔度杆)的稳定性条件下,为使两杆件使用材料总量最少,试确