残余应力与边界条件耦合作用对H型钢柱构件承载能力的影响

以有限元分析软件ansys为工作平台,基于非线性板壳有限元分析理论,采用大挠度弹塑性分析方法,考虑初始缺陷的影响,计算有不同热轧残余应力峰值下的h型钢柱的极限承载力,得到主要影响钢柱极限承载力的因素,为热轧残余应力的统计提供一些参考意见。

借助有限元软件,以轴心受压h型钢柱为研究对象,对其极限承载力进行分析研究,探讨残余应力对其极限承载力的影响。分析结果表明:翼缘端部的残余应力峰值对h型钢柱影响最大,翼缘中点的峰值影响次之,腹板中点的峰值影响最小,现有钢结构设计规范应用于q550高强钢轴心受压构件极限承载力的计算略微保守。

采用有限元方法分析了初弯曲和残余应力对常用长细比范围内箱型钢柱稳定极限承载力的影响,同时考虑了几何非线性和材料非线性,并通过荷载—位移曲线确定箱型钢柱受压稳定极限承载力。通过分析得出,初弯曲对箱型钢柱轴心受压稳定极限承载力影响较大,残余应力的影响相对较小,当既有初弯曲又有残余应力时,柱的稳定极限承载力将大为下降。这可以为今后实际工程中箱型钢柱的设计和计算提供一定的参考。

为改善桥梁钢抱箍受力性能,以面面接触分析为手段,研究了温度作用对不同直径钢抱箍承载能力的影响。简单介绍了接触分析的基本理论、算法和影响结果精度的因素。计算结果表明：温度作用对钢抱箍承载能力产生相当大的影响,钢抱箍直径越大,承载能力损失越多,并且归纳出钢抱箍温度每升高1℃,每延米周长承载能力降低0.086%,给出了减少温度对钢抱箍承载能力影响的措施。

本文以残余应力为研究对象,基于非线性有限元理论,通过变化构件腹板,翼缘的残余应力峰值,从荷载-位移曲线、承载力的发展等方面入手,讨论了残余应力对双轴对称工字型钢梁稳定承载能力的影响。

建立成品规格为200mm×200mm×8mm×12mm的h型钢连轧模型,利用大型有限元软件ansys/ls-dyna对h型钢的连轧过程进行模拟,分析了h型钢万能轧制过程中腹板和翼缘的延伸不均匀、断面温差等对残余应力的影响。并通过金相观测实验,分析轧件有残余应力时微观组织与无残余应力时的不同。从有限元分析和实验结果可以看出,合理分配腹板和翼缘的压下量及控制冷却速度降低断面温差,可以降低h型钢残余应力。

通过理论分析与ansys数值模拟比较u29型钢支架在矿井巷道支护过程中均载和偏载2种条件下,支架的拱部、肩部和帮部表现出不同的承载特点来研究偏载对支架承载能力的影响,为实际工程应用提供参考,使支架达到最佳的支护效果。

以实际工程中的热力管道支架柱为例,根据钢结构稳定性理论,建立起一套h型钢柱双向受力承载力分析和双力矩应力变形计算方法,并运用有限元法中的矩形板壳单元,系统地分析了支架柱在压弯扭荷载共同作用下的钢柱承载力特征和变形状态。综合分析结果表明:支架在受力过程中,特别是在扭矩作用下,会出现小应变、大位移和大转动的情况,具有明显的几何非线性特征;当应力较小时,即构件最大应力小于强度设计值时,采用双力矩方法来分析可以满足工程需要;分析结果与实际较为吻合,该方法具有较好的实用价值。

以南水北调中线工程为背景,利用光纤光栅计测取预应力钢丝实际松弛量。基于试验结果,采用非线性有限元法建立了pccp承载数值计算分析模型,进行了钢丝预应力松弛对pccp承载能力的影响研究。计算结果表明:在正常使用极限状态和弹性极限状态下,pccp内压值随预应力松弛量的增加而减小;在承载能力极限状态时pccp内压值保持不变。基于现场测试结果和计算结果,评价了预应力松弛对pccp承载能力的影响,为pccp的生产和运行积累了工程经验,为制定超大口径pccp标准以及质量验收提供依据。

通过在柱形腔体内的弹性隔板四周施加假想的弹簧系统,建立了考虑弹性隔板边界条件的圆柱形腔体内的声场模型。该模型利用汉密尔顿函数和声模态理论,充分考虑弹性隔板与两个柱形腔体内声场之间的耦合以及弹性板的边界条件对腔体内声场的影响。通过算例分析表明在所研究的低频段,支承弹性板的旋转弹簧刚度对腔体内声场与弹性板之间振动耦合的影响弱于线弹簧刚度,由腔体1的内声场引起的弹性隔板的振动速度受线弹簧刚度的影响要甚于旋转弹簧刚度;腔体2内的平均声压随支承弹性隔板的线弹簧刚度的增大而增加,而旋转弹簧刚度的变化对声压的影响较小。该项研究为工程中柱形腔体内设置有弹性板的结构噪声分析和控制提供了一定的理论依据。

静压桩残余应力对桩工作性状具有重要影响。通过黏性土地基中静压敞口高强预应力混凝土(phc)管桩静载荷试验,阐明了沉桩结束后的残余应力分布特征,并对载荷试验过程中残余应力对荷载传递性状及承载力的影响进行了分析。结果显示,沉桩结束后静压桩残余应力较大,桩端残余应力占沉桩应力比值约为7.1%;残余应力沿桩身呈双曲线分布,于中性面处达到峰值;载荷试验过程中,残余应力对荷载传递性状的影响与桩顶荷载大小密切相关。不考虑残余应力影响将高估中性面以上桩侧极限摩阻力16.3%~19.5%,低估中性面以下桩侧极限摩阻力19.8%,残余应力对桩承载力影响不大。

为准确地描述ti蜗杆副齿面的接触状况及确定齿面接触区域的大小,将边界问题引入接触线分析中.选用蜗杆副螺旋角β作为参数,推导了ti蜗杆副蜗轮齿面上啮合界限线存在的判定条件.分析表明,蜗轮齿面上啮合界限线的分布情况有4种:不存在啮合界限线,有一条啮合界限线,有两条啮合界限线,以及两条啮合界限线完全重合.采用使两条啮合界限线重合的螺旋角度,或略小于此值,均可获得较好的啮合质量.仿真结果验证了该结论的正确性.

加筋平板结构在工程、建筑等领域中有广泛应用。本文提出了一种加筋平板结构声振响应模型,可同时考虑任意边界条件和任意加筋参数,并快速计算结构的振动特性及声传递损失。基于该模型并结合低频噪声评价指标,本文对加筋型平板建筑结构的低频隔声性能进行了综合分析,研究结果表明：建筑结构的边界条件和加筋参数都对建筑结构的隔声性能有重要影响,本文所提模型及分析方法能有效分析这些影响,并有助于加筋型建筑结构的优化设计。

利用数值模拟方法研究浅埋隧道穿越桩基时,不同桩长的桩基在各种桩顶荷载条件下侧摩阻力和桩端阻力的变化。结果表明,隧道开挖会导致桩基产生负摩阻力,随着桩长的增大,负摩阻力的值增大,中性点的位置逐渐下移,但下移的幅度逐渐减小,而且负摩阻力会随桩顶荷载的增大而减小;另一方面,由于隧道开挖使得桩底持力层下沉,从而造成桩基桩端阻力的流失,在不同的桩长及桩顶荷载情况下,桩端阻力均呈现随着隧道开挖而逐渐减小的变化规律。

作业井架在工作时多向井口方向倾斜,需要用绷绳来保持结构的稳定性,绷绳是作业机井架不可缺少的支承。绷绳型号、数目、位置、预紧力及与井架之间角度的变化会对井架安全承载力造成很大影响。本文利用ansys软件,将作业井架简化为三维空间梁和杆组合结构,建立了数值模型。通过变换绷绳横断面积、绷绳弹性模量、数目、位置及布置形式等参数,对井架的应力及变形情况进行了分析,得到井架承载力的变化规律,为现场修井作业提供了参考和依据。

采用pro/e3.0参数化建模,ansysworkbench10.0进行有限元分析,利用matlab对标准螺栓螺杆和内斜螺母螺栓螺杆的计算结果分别做了对比分析,确定了内斜螺母的最优内斜角。

宽w(mm)高h(mm)厚度t(mm)a1(mm2)a2(mm2)a3(mm2)a4(mm2)yc1(mm)yc2(mm)yc3(mm) 1210450.918938.88188.1944.5522.50.45 2210450.918938.88188.1944.5522.50.45 3210451.02104320944.522.50.5 4210451.02104320944.522.50.5 5210451.123147.08229.7944.4522.50.55 6210451.123147.08229.7944.4522.50.55 7210451.225251.122410.5644.422.50.6 8210451.2

相对于残余应力对钢管疲劳、断裂和应力腐蚀等能力的影响研究,业界关于残余应力对钢管承压能力的影响研究仍定论不清。通过对残余应力对焊管屈服强度和应力-应变曲线的影响分析,研究了焊管残余应力对钢管承压能力的影响。残余应力是内部平衡的力,随着载荷压力的不断增加,高应力区则先达到屈服区而进入塑性状态。随后新增加的载荷压力由未达到屈服点的弹性区承担,钢管的塑性区不断扩大,直到全截面压力达到屈服点。钢管的承载力与没有残余应力时的承载能力基本相同。

针对某梁在施工过程中在墩顶箱梁底板受压区发现有较大的裂缝等缺陷,采用静力荷载试验的方法分析缺陷对桥梁承载能力的影响。荷载试验结果表明,开裂区域混凝土已经部分退出工作,裂缝所在截面抗弯承载能力已经明显削弱。

就h形断面钢柱在循环荷载作用下,对危险点处的应变累积史及整体承载力进行了全过程试验分析,获得了几个重要状态下的应变累积值,为钢结构的塑性设计及选择理论计算模型提供了有价值的参考资料.同时还解决了交变性大应变的测试方法.

研究了大规格h型钢产品矫后出现腹板波浪以及切割过程中出现腹板开裂的原因。采用有限元数值分析和现场测试相结合的方法,分析了h型钢空冷至矫直温度时残余应力的分布规律。结果表明,现有生产工艺条件下,型钢冷却至矫直温度(80℃)时,腹板上存在着较大的压应力,致使发生腹板波浪。在腹板和r角的交接部位,残余应力分布极为不均,由压应力向拉应力突变,是导致产品切割开裂的主要原因之一。

本文通过对易被现场忽视的、而又是影响u型钢支架整体承载能力的主要因素如壁后充填、卡缆螺母扭矩、纵向拉杆等进行了具体的分析研究,并提出了提高u型钢支架整体承载能力的有效技术措施