温度变化对钢结构动力学响应的影响分析

为了研究钢材料结构在同时受到压力和温度作用时的结构响应,利用热-力耦合结构动力学有限元程序,对不同物性参数随温度变化时的钢结构进行了动力学响应计算,并进行了对比分析.数值模拟结果表明,钢结构受到的应力会随着温度的变化而变化,温度较高时的结构响应计算需要考虑温度的影响,尤其是塑性硬化模型等参数变化时,结构响应会有较大的影响.     

受损钢结构力学分析模型研究

通过对8组不同受损程度的Q235钢材进行力学性能实验研究,分析了不同损伤程度对钢材二次加载和卸载时加载弹性模量和卸载弹性模量的影响,提出了受损钢材的力学模型。基于受损截面的应力-应变关系,通过定义受损受弯构件截面的无损高度比K,推导了不同受损程度下构件截面的平均弹性模量和损伤指标的计算公式。用转动弹簧来模拟受损截面的力学性能,根据受损微段的应力-应变关系,推导了受损截面的弯矩-转角关系和截面转动刚度计算公式,提出了可用于受损钢结构力学分析的计算模型。算例分析表明,截面受损降低了结构的刚度,在实际工程应用时不容忽视。     

地震作用下钢框架最大弹塑性层间变形的概率统计特性

近年来基于功能的结构抗震设计思想逐渐被世界各国地震工程界所接受，与现行抗震规范相比，它在遵循“投资—效益”准则的基础上，更加注重结构在进入弹塑性状态后的表现，并且采用具体的量化指标(结构最大层间变形)来衡量。由于结构抗震设计中存在着大量不确定性，结构可靠度分析成为结构设计中的一个重要工具。本文以钢框架结构为例，考虑了结构抗震设计中的各种不确定性，包括地震作用、结构构件面积、材料弹性模量、恒荷载和活荷载的随机性，采用概率统计理论中的K—S检验法，对最大弹塑性层间变形的概率统计特性进行了分析。结果表明，在给定烈度的地震作用下钢框架结构的最大弹塑性层间变形，在其均值较小时服从极值I型分布，在均值较大时服从极值Ⅱ型分布。以上结论可为研究钢结构弹塑性变形可靠度的近似分析提供参考。     

轴向冲击下C型冷弯卷边槽钢构件的动力响应

针对轴向冲击载荷下C型冷弯薄壁钢构件的动力响应,采用商业有限元软件Abaqus建立了能够反映冲击过程的有限元模型。通过对比有限元模拟和落锤实验中利用数字散斑技术采集的数据以及试样残余变形,验证了数值模型的可靠性。采用该模型分析了在不同冲击速度下翼缘、腹板和卷边质点的轴向位移-时间曲线以及腹板横向挠度的变化,结果表明:在较低冲击能量的作用下,翼缘对卷边的约束作用明显;而在较高冲击能量的加载过程中,冲击端卷边的轴向位移和速度明显大于翼缘和腹板,卷边破坏严重;随着冲击速度的提升,C型冷弯薄壁钢构件的动态屈曲临界载荷相应提升。     

轻钢结构开洞蒙皮体蒙皮效应的试验研究

对开洞蒙皮体及未开洞蒙皮体蒙皮效应进行了对比试验,通过未开洞蒙皮体试件与开洞蒙皮体试件抗剪性能的比较,研究开洞后对蒙皮体蒙皮效应的影响.     

地震作用下高层钢结构MTMD控制参数取值及优化设计研究

本文对地震作用下结构－MTMD系统的动力特性及优化设计进行了探讨,通过数值分析研究了MTMD系统各设计参数间的关系,给出了MTMD系统最优参数取建设,提出了MTMD系统优化设计及结构－MTMD系统优化设计方法,最后,算例说明了本文方法的应用及MTMD对结构地震反应控制的有效性。     

考虑施工时变效应的大跨空间钢结构合拢方案研究

为减少大跨空间钢结构在施工期间的温度效应,合拢施工的方法逐渐被采用。本文以深圳大运会体育场采用的折面空间网格结构为工程背景,依据气象统计资料确定结构合拢施工阶段时的变温度荷载,采用考虑时变效应的施工过程状态非线性分析方法,针对大运会体育场钢结构的四种合拢施工方案进行了全过程模拟分析。对各方案中结构内力和变形的全过程发展进行了比较,结果表明:合拢线的数量对结构的温度效应有较大影响。合拢线由2条增至4条,最大应力和最大位移分别由55MPa和21mm减小至38MPa和17mm,且杆件轴力明显减小;合拢线的位置对结构的温度效应影响较小。不同方向引起的最大温度应力和位移相差分别在5 MPa和1mm以内,其中沿斜向设置合拢线的方案最优。但在实际施工中,沿南北向设置合拢线较为合理。     

基于近红外光谱技术的钢结构防火涂料品牌鉴别方法研究

为了实现钢结构防火涂料在流通使用领域中不同品牌的现场快速鉴别,提出了一种用近红外光谱技术快速鉴别钢结构防火涂料品牌的方法。运用光栅扫描型近红外光谱仪器,通过近红外漫反射光谱获取不同品牌钢结构防火涂料的光谱曲线,并对光谱数据进行标准正态变量变换(standard normal variate transformation, SNV)、Norris二阶求导等优化处理。利用主成分分析法(principal component analysis, PCA)对钢结构防火涂料品牌进行聚类分析,前五个主成分的累积方差贡献率已达到99.791%,以PC1,PC2和PC3×10的得分值对所有建模样品在三维空间作图,对不同品牌的钢结构防火涂料具有很好的聚类作用。利用5个品牌的各25个样品建立校正模型,用余下5个品牌的各5个样品,共计25个样品进行外部验证,通过未知样品光谱的主成分得分值计算其与校正模型中每个品牌的马氏距离值,实现未知样品的品牌鉴别。建立的定性分析模型对未知样品的外部验证正确率达到100%。说明该分析方法能够快速准确的鉴别钢结构防火涂料品牌,并为市场规范提供技术参考。     

地震作用下高层钢结构的最优MTMD控制策略及设计

基于一般 MTMD,导出了 MTMD( )、MTMD( )和 TMD的动力放大系数 ( DMF)。以具有 MTMD( )、MTMD( )或 TMD结构的动力放大系数最大值中的最小值为优化准则。基于优化准则 ,列表显示了MTMD( )、MTMD( )和 TMD的最优参数。同时研究了最优参数对振型参与系数的敏感性。提出了 MTMD( )、MTMD( )和 TMD结构 -MTMD( )、MTMD( )和 TMD系统的优化设计方法。数值模拟表明 ,MTMD( )、MTMD( )和 TMD能有效地减小高层钢结构的地震反应     

风沙粒子冲击钢结构涂层力学行为的理论与有限元分析

利用接触力学理论和三维有限元分析了钢结构受到风沙粒子冲击后其涂层表面接触区应力、涂层内部应力、涂层与基体界面上应力的分布规律。分析结果表明:涂层表面径向应力在接触中心出现最大压应力,在接触区边缘出现最大拉应力,且在接触区边缘易发生环状撕裂破坏;在涂层内部,涂层对Z向应力的承受力较好;涂层内部剪应力的最大值出现在碰撞接触点的左下方和右下方,这两个位置易受到剪切破坏,在接触点和剪应力最大值之间的剪应力变化速度较大;涂层与基体界面上r/h为0~0.4时,Z向应力变化较小;在r/h为0.4~1时,Z向应力剧烈减小;r/h1时,Z向应力基本保持不变;涂层与基体界面上剪应力最大值出现在冲击点附近,且冲击点附近剪应力变化较大,易引起剪切撕裂破坏。