以复变动轴力作用下钢柱的数值分析模型

当承受水平地震荷载时，高层框架结构的低层柱子通常受到因倾覆力矩而引起的反复变动轴力，文中提出一弹塑性数值分析模型以考虑变动轴对柱子抗弯强度的影响，并提出单轴移动骨架式恢复力模式来表现钢柱的恢复力特性，通过荷载试验结果对这一数值分析模型进行了检验。     

近距离爆炸作用下RC桥墩毁伤模式及其轴力效应数值模拟

为研究近距离爆炸作用下钢筋混凝土桥墩的毁伤模式,利用显式非线性动力分析软件LS-DYNA建立了包含空气域、炸药和RC桥墩的精细化三维数值模型,通过与已有文献的试验结果进行对比,验证了有限元模型的有效性,并进一步分析了轴力效应对RC桥墩毁伤模式的影响.结果表明：近距离爆炸作用下RC桥墩的毁伤模式可归纳为无剥落破坏、剥落破坏和冲切破坏3种;对于圆柱试件,以爆炸距离0.2 m为例,当比例距离Z≥0.200 m/kg^1/3时,发生无剥落破坏;当0.117 m/kg^1/3≤Z<0.200 m/kg^1/3时,发生剥落破坏;当Z<0.117 m/kg^1/3时,发生冲切破坏.在近距离爆炸作用下,轴向荷载对RC桥墩抗爆性能的影响与其毁伤模式有关,当RC桥墩的毁伤模式是无剥落破坏或者轻微的剥落破坏时,随着轴向荷载的增加,RC桥墩的毁伤程度有所减轻;但当RC桥墩的毁伤模式是严重的剥落破坏或者冲切破坏时,随着轴向荷载的增加,RC桥墩的毁伤程度加剧.研究结果可为RC墩柱抗爆设计和毁伤评估提供参考.     

预加轴力作用下缺陷钢柱受横向冲击时的能量吸收

通过多项对比试验,研究存在不同缺陷类型钢柱在预加静态轴力的作用下,受到横向冲击时的垮塌行为和能量的吸收作用﹒通过实验中轴向位移、轴向力和加速度的测量,分析了缺陷钢柱的能量吸收,并通过高速摄像机的照片验证了实验结果﹒研究表明:缺陷钢柱在预加轴力的作用下受横向冲击后,试件的缺陷对塌陷后试件的塑性变形有十分明显的影响﹒     

承受弯矩和轴力的薄梁的弹塑性侧屈

本文讨论在弯矩和轴力联合作用下两端简支的矩形截面薄梁的弹塑性侧向屈曲问题。在屈曲分析中,采用了增量型本构关系和Shanley全面加载理论,最后将侧屈问题化为常微分方程的特征值问题,进而得到薄梁的侧屈临界载荷所满足的方程。给出了算例,并作了讨论。     

轴力作用下的约束钢柱受火性能参数分析

利用经过试验验证的有限元模型对轴力作用下约束钢柱火灾下的受力性能进行了参数分析.分析结果包括各参数对钢柱轴力-温度关系曲线、钢柱跨中弯矩-温度关系曲线、约束钢柱破坏温度、无约束钢柱与约束钢柱破坏温度之差、约束钢柱破坏温度与屈曲温度之差的影响等.参数分析表明:约束钢柱屈曲前,轴力基本线性增加,截面弯矩变化较小;约束钢柱屈曲后,截面弯矩突然增大,钢柱处于轴力和弯矩的共同作用下;轴向约束减小约束钢柱的破坏温度,但是存在一个临界轴向约束刚度比,当大于该临界比时,轴向约束刚度比的大小对钢柱的破坏温度影响很小.     

轴力和弯矩作用下矩形梁几何中轴的曲率方程及应用

推导了理想弹塑性矩形横截面梁，在轴力和变矩联合作用下，几何中轴在完全弹性状态、单侧塑性状态及双侧塑性状态下的曲率方程，并将其应用于悬臂梁的变形及各极限载荷分析，从而为确定梁截面上任意点的位移提供了方便。     

基于ABAQUS的冲击荷载作用下钢柱瞬态响应的有限元数值模拟

通过通用有限元程序ABAQUS对完好钢柱的动力响应进行数值模拟,分析响应过程中轴力和弯矩的变化规律,并结合塑性耗能特点,研究试件垮塌前后所产生的塑性铰的变化与移动规律.研究结果表明:试件受到冲击的瞬间,其轴力和弯矩同时起作用,且随时间的增加,轴力在滑动端所起作用越来越大,最终滑动端的移动完全由轴力主导响应;沿柱子高度方向上,单一或几个截面形成塑性铰是结构垮塌的必要条件;试件存在速度敏感区,在试件滑动端,预加轴力的钢柱试件受冲击作用时,其发生垮塌的临界速度随着预加轴力的提高而逐渐减小.     

时滞反馈及轴力作用下弹性梁的非线性振动

基于时滞反馈控制策略及Euler-Bernoulli梁理论,建立了轴力作用下弹性支座压电耦合梁的非线性动力学模型.通过模态分析和线性稳定性分析,得到了压电耦合作用时滞反馈条件下的系统稳定性条件.采用Galerkin方法和非线性振动的多尺度法,从理论上推导出时滞动力系统的分岔响应.结果表明,对于某一确定的时滞,控制增益的变化可能会导致周期运动、拟周期运动以及混沌运动.     

轴力的快速计算法研究

给出了一种根据外力的大小和方向快速绘制构件的轴力图,进而依据轴力图计算轴力、确定危险断面的方法。避免了用传统的“截面法”计算轴力时多次重复画受力图和列解平衡方程式的麻烦。通过算例说明该方法作图简单,结果准确,实用性强。     

压剪工况下型钢混凝土柱轴力分配规律试验

为研究型钢混凝土柱在压剪工况下各部分轴力分配比例随位移角的发展情况,利用已完成的21个比例为1∶2的型钢混凝土(SRC)柱试件的低周往复加载试验数据,计算得到试件中型钢、混凝土及纵筋承担的轴力随位移角变化的规律.研究表明:随位移角的增大,型钢承担的轴力先减小后增大,在大位移角下型钢承担的轴力可占总轴力的20%~40%.     

方钢管橡胶混凝土短柱的轴压力学性能试验

为了研究钢管橡胶混凝土柱的轴压力学性能,对8个方钢管橡胶混凝土短柱进行轴压试验;探讨橡胶粉体积取代率和橡胶粉粒径对其力学性能的影响,给出了方钢管橡胶混凝土轴压承载力计算公式.结果表明:随着橡胶粉体积取代率的增加,方钢管橡胶混凝土极限承载力和刚度均有下降的趋势;随着橡胶粉粒径的增大,方钢管橡胶混凝土极限承载力和刚度也有所下降;由本文给出的轴压承载力计算公式所得到的计算结果与试验结果总体上较为吻合,可用来预测方钢管橡胶混凝土的截面强度.     

轴向载荷作用下双矩形橡胶圈结构的有限变形分析

研究了具有双矩形橡胶圈结构的装置在端部轴向载荷压缩作用下的有限变形问题。首先针对由不可压缩neo-Hookean材料组成的该类结构的有限变形问题,建立了相应的数学模型,利用材料的不可压缩条件和逆解法等求出了问题的隐式解。进而讨论了轴向载荷和结构参数对橡胶圈变形的影响,并分析了轴向压缩率的变化。最后给出了数值模拟,得到了系列有意义的结果:轴向载荷越大、橡胶圈径向越薄或轴向越宽,其径向外表面的膨胀率越大;轴向压缩率在橡胶圈的中间位置最小而在两端最大,轴向压缩率同样受轴向载荷及结构参数的影响。     

T形钢管混凝土柱轴心受压稳定承载性能研究

基于9根T形钢管混凝土中长柱的单向、双向偏心受压试验的结果,建立了T形钢管混凝土柱用于纤维模型程序分析其承载力的本构模型.在验证纤维模型程序合理性的基础上,对T形钢管混凝土柱轴压稳定性能进行了参数研究.研究参数包括:钢材屈服强度、混凝土抗压强度、管壁宽厚比、截面肢宽厚比、长细比以及加载角度.理论结果表明:长细比是影响T形钢管混凝土柱轴压稳定承载力的主要因素,混凝土工作承担系数和加载角度也对钢管混凝土柱的承载力有一定影响.纤维模型计算的柱子曲线与钢结构规范的a,b,c,d类曲线之间的比较表明:不同参数截面的T形钢管混凝土柱的柱子曲线会在一个较宽带宽范围内变化.最后,在大量参数分析基础上,考虑长细比和混凝土工作承担系数的影响,提出了T形钢管混凝土轴压柱的稳定承载力系数的实用计算方法.理论公式计算结果与已有试验结果吻合良好,可为工程设计提供理论参考.     

钢管混凝土短柱轴压力学性能分析及其数值模拟

钢管混凝土短柱是研究钢管混凝土最基本的构件,研究钢管混凝土短柱有助于了解钢管混凝土的力学性能,为研究其他构件提供了一个基础。对钢管混凝土短柱的力学性能进行了分析,归纳总结了短住轴压承载力理论计算公式,并采用有限元软件ABAQUS对不同壁厚钢管混凝土短柱进行轴心受压模拟。总结得出,随着壁厚的增加,钢管混凝土短柱的极限承载能力逐步提高,二者之间符合线性关系。将数值模拟软件计算求得不同壁厚短柱极限承载力与理论公式计算得出的值做出对比分析,校核发现两者较为接近,说明数值模拟计算效果良好。最后,总结分析位移荷载曲线,提出钢管混凝土短柱塑性破坏角概念。随着钢管壁厚的增加,短柱塑性变形能力提高,塑性破坏角变大,当壁厚达到11.185 1 mm时,短柱发生理想塑性变形。     

轴心受压FRP约束混凝土柱应力-应变关系曲线计算

采用多轴应力下Ottosen混凝土应力-应变关系及Ottosen破坏准则,以核心混凝土与FRP约束层变形协调为边界条件,通过编制程序对FRP约束混凝土轴压短柱应力-应变关系曲线进行了计算,并与试验结果进行了对比,结果表明理论计算方法与实验结果吻合良好.     

搭接节点圆钢管桁架结构轴力计算模型

以平面K型圆钢管搭接节点的试验数据为基础,通过对试验桁架建立铰接、半铰接和刚接杆系有限元模型,计算受外荷载作用下试验桁架各杆件的轴力.有限元计算结果和试验数据对比分析可知,节点试件腹杆和弦杆轴力的试验平均值更接近半铰接模型的计算结果.进一步弹塑性分析表明,在一定的几何参数条件下,搭接节点腹杆轴力可以根据半铰接模型得到的腹杆内力比例和实际加载量确定.建议在后续的搭接节点试验中,可将非节点区域的腹杆壁厚加大,以便通过弹性方法直接反算杆件轴力.     

钢骨再生混凝土轴压短柱试验研究

通过对6根不同再生混凝土取代率的钢骨再生混凝土进行轴压试验,研究了钢骨再生混凝土短柱在轴心压力下的宏观变形特征、轴力-应变关系、破坏模式和破坏机理,并与钢骨普通混凝土的轴压性能进行了比较。研究表明:取代率是影响钢骨再生混凝土柱承载力的主要因素,在相同条件下,取代率越大,试件的承载力越低,破坏越严重。根据试验研究和理论分析,在原有钢骨混凝土计算公式的基础之上,考虑折减系数(0.9、0.85)后计算结果与试验结果吻合较好。     

多腔钢管再生混凝土叠合短柱轴压性能分析

为了研究多腔钢管再生混凝土叠合短柱轴压性能,设计了一种多腔钢管再生混凝土叠合短柱,应用ABAQUS对多腔钢管再生混凝土叠合短柱在轴向压力下的破坏模态、荷载位移曲线、受力过程、相互作用和轴压性能退化等性能进行了研究.结果表明:在轴压荷载下,多腔钢管再生混凝土叠合短柱弹性范围较长,极限承载力高,延性和刚度较好.受力过程中,多腔钢管再生混凝土叠合短柱的钢筋再生混凝土部分和钢管再生混凝土部分受力协同,钢管与核心再生混凝土之间的接触应力和钢管与外部钢筋再生混凝土之间的接触应力均集中在四个边角处和短边处,长边处的接触应力不明显.多腔钢管再生混凝土叠合短柱在轴压荷载作用下,能保持较好的延性、耗能能力和刚度.