关键词： 榫卯木构架   耗能装配节点   力学性能   性能点   抗震性能  

摘要： 针对榫卯木构架常规梁柱榫卯节点的缺陷,提出一种榫卯木构架的梁柱耗能装配节点。为研究该耗能装配节点对木构架抗震性能的影响,利用有限元软件ABAQUS建立带有全钢耗能装配节点、橡胶柔性耗能装配节点、无加固的榫卯式节点三种不同类型榫卯木构架的有限元模型,并进行单调荷载加载分析和低周反复加载分析,主要研究这三类榫卯木构架模型的破坏特征、滞回曲线、骨架曲线、承载力及耗能能力等力学性能;同时,利用能力谱曲线和需求谱曲线,采用性能点探讨三类木构架的抗震性能。结果表明,与原榫卯木构架相比,该耗能装配节点能够有效地调整和控制木构架的破坏模式,增强梁柱节点的非线性力学性能,显著提高榫卯木构架的整体抗震性能。

关键词： 桥梁工程   Q550E高强钢   焊接接头   疲劳裂纹   有限元分析  

摘要： 焊接构造是钢桥的薄弱部位,在反复车辆荷载作用下,疲劳损伤正逐步成为影响桥梁服役安全的关键问题之一。以Q550E高强钢为研究对象,开展母材和对接焊缝接头的静力拉伸和疲劳裂纹扩展试验,建立母材及焊接连接件的疲劳裂纹增长模型,揭示了应力比对高强钢焊接节点疲劳裂纹扩展速率的影响规律;开展基于FRANC3D和ABAQUS的联合仿真模拟分析,通过敏感性分析明确关键影响参数。结果表明:随着应力比的增大,疲劳裂纹扩展速率参数m增大、lg C减小,应力强度因子门槛值减小;对接焊缝m值约为母材的2倍,对接焊缝裂纹门槛值大于母材,且对应力比更敏感;联合仿真方法可准确预测高强钢焊接接头疲劳寿命,高应力比下试件厚度和初始裂纹深度对疲劳扩展影响显著。

关键词： 钢纤维混凝土   力学性能   塑性-损伤模型   有限元分析  

摘要： 为建立钢纤维混凝土(SFRC)三轴塑性-损伤模型(CDP),采用普通混凝土三轴塑性-损伤模型构建方法,对已有钢纤维混凝土单轴力学性能试验数据库进行整理分析,提出适用于不同钢纤维体积分数下混凝土立方体抗压强度、轴心抗压强度、轴心抗拉强度、弹性模量、受压峰值应变与受拉峰值应变的统一计算公式以及钢纤维混凝土单轴受压、受拉应力-应变骨架曲线和卸载刚度表达式。根据钢纤维混凝土损伤比强度理论,推荐了塑性-损伤模型中的三轴强度及其他参数,提出约束钢纤维混凝土三轴塑性-损伤模型。结果表明,在钢筋钢纤维混凝土简支梁静力加载、短柱轴压加载以及悬臂柱低周反复加载的有限元模型分析中,所提模型的计算结果与试验结果符合良好。

关键词： 高层建筑   轻质钢结构   抗冲击性能   有限元   冲击载荷   冲击时程  

摘要： 由于轻质钢结构加固高层建筑的频繁使用,研究其受到冲击载荷时的结构稳定性具有重要意义。以轻质钢结构加固增高建造的高层建筑为研究对象,用Ansys有限元软件构建有限元模型,经单元选取、网格划分等,在软件中设定冲击载荷,基于有限元模型,测试3个冲击阶段模型变形情况。绘制不同冲击时刻冲击力时程曲线,计算冲击速度对结构位移的影响,生成梁、柱的应力云图。结果表明:3个冲击阶段后,轻质钢结构模型出现明显变形但未坍塌,能够抵抗较高冲击力;冲击后期,冲击力下降,轻质钢结构的柱端冲击力更高;冲击速度为75 m/s时,结构最大位移约为0.55 m,虽然结构发生变形但冲击能量被吸收,未出现坍塌;冲击峰值下,轻质钢结构柱端应力明显上升,但无严重变形,具有较高抗冲击性能。

关键词： 超短半径   柔性马达   挠轴   力学特性   有限元分析   扭矩传递  

摘要： 挠轴是超短半径柔性马达单元节间扭矩传递的关键部件。针对超短半径柔性马达钻进过程中存在挠轴断裂等失效现象,本文对柔性马达内部挠轴进行了力学建模和设计强度校核,采用有限元仿真对柔性马达单元节间扭矩传递过程中挠轴的力学特性进行应力分析,并通过室内试验测试柔性马达的机械性能进而分析挠轴的力学特性。结果表明,挠轴在传递扭矩中,其根部及花键接触面是扭矩传递中的应力集中区域,且挠轴疲劳寿命可满足井下连续作业需求。有限元分析和室内测试均表明挠轴可传递扭矩500 N·m,可实现交变弯扭应力下柔性马达内部扭矩载荷传递。这为超短半径柔性马达在水平井开发中的钻进工艺提供了重要的理论依据,对提高超短半径水平井水平段的钻进长度和钻进效率提供了新型的技术手段。

关键词： 热管刀具   冷却方式   强制冷却   模拟   温度   难加工材料  

摘要： 切削难加工材料时产生的切削热能降低切削区工件材料的强度,提高其切削性能,但也会导致刀具温度升高,降低刀具寿命。文中设计了一种强制冷却热管刀具,有选择性地强化刀具中的热量传递,拟实现对刀具局部冷却的同时软化切削区的工件材料。建立了无冷却刀具、自然冷却热管刀具和强制冷却热管刀具的稳态传热有限元仿真模型,分析了冷却方式、热管长度和冷源长度对刀具冷却性能的影响。结果表明,与无冷却刀具相比,自然冷却热管刀具和强制冷却热管刀具均可降低刀具温度,且强制冷却热管刀具的冷却效果明显高于其余两种刀具。刀具冷却方式的变化可较明显地影响刀具温度场形状,而热管长度和冷源长度的变化对刀具温度场形状的影响较小。强制冷却热管刀具的冷却效果受热管长度变化的影响较小,因此,强制冷却热管刀具具有热管刀具小型化和集成化的优点。

关键词： 桥梁工程   编木拱桥   钢结构   有限元   结构分析  

摘要： 为实现古代编木式拱桥的装配化设计和施工,采用钢结构设计跨径13.2 m编木造型景观拱桥一座,并对部分节点进行简化处理,利用Midas Civil建立全桥有限元模型对该桥进行结构分析,研究表明:作为景观人行桥,本设计方案在结构静力、动力和稳定性方面均满足要求,在实现桥梁仿古编木景观功能的条件下方便了设计和施工,对古代桥梁文化具有积极的推广作用。

关键词： 水平定向钻法   城市主干给水管   有限元分析   直接监测点  

摘要： 作为城市生命线重要组成部分的城市主干给水管的安全影响着城市的正常运行,在工程建设中需要对其加以严格保护。新建电力管工程位于既有DN1800 mm城市主干给水管下方,并与其呈81°空间交汇,上下净距11.80 m。新建电力管采用水平定向钻法穿越,为确保既有给水管安全,采用有限元分析了穿越施工对管线的影响,在施工全过程对管道及管侧土体进行了监测,实测数据与有限元分析结果较为吻合,表明该施工方法是安全可行的。

关键词： 薄柔钢框架   局部屈曲破坏   破坏机制   拟静力试验   有限元分析  

摘要： 为实现钢结构住宅轻量化,采用大宽厚比钢构件组成的薄柔钢框架体系,通过合理的截面组配,实现体系的承载力与延性的平衡。为了研究薄柔钢框架体系的抗震性能,制作两个足尺薄柔钢框架,包括S1级、S3级和S4级截面宽厚比的构件,进行拟静力试验分析其破坏机制、滞回曲线、承载能力、延性和能量耗散能力等。结果表明:两个试件均以梁端和柱底区域局部屈曲变形为主要破坏模式,首次局部集中破坏出现在梁端,导致试件达到极限承载状态;在框架结构中关键位置屈曲变形的发生顺序和发展程度对框架的抗震性能有显著影响;薄柔钢框架结构在搭配不同截面宽厚比的构件下,可以在实现轻量化的同时仍有较高的延性和塑性耗能能力。最后,基于试验结果采用ABAQUS软件建立试件的有限元模型并进行参数分析,得到了在不同截面组配下模型的破坏机制及对应屈曲截面的内力变化。

关键词： 扭力梁   横梁轻量化   有限元   尺寸优化  

摘要： 为实现某乘用车扭力梁轻量化目标,本文将其横梁的原开口截面改变为封闭截面,并建立和验证其有限元模型,综合考虑质量、刚度、强度等约束,对改为封闭截面的横梁进行初始设计和尺寸优化。最终实现扭力梁减重13.95%,取得较好的轻量化效果。