一、形状记忆合金受弯杆横截面上的应力分布(论文文献综述)
张浩淼,任九生,张能辉[1](2021)在《梁中性轴的若干研究进展》文中研究说明基于新材料和微梁结构的最新进展,本文对梁中性轴的概念及其定位方法进行了回顾。通过比较梁结构应变场的描述方法,展示复杂加载条件下中性轴的偏离和零应力轴的不唯一性,发现弹性均质梁的中性轴必然通过截面形心,但非线性弹性梁、双模量梁、弹塑性梁、叠合梁、层合梁等结构的中性轴可偏离截面形心。对梁中性轴问题的正确认识有助于合理而有效地解决工程中相关问题。
李智[2](2020)在《形状记忆合金螺栓的有限元建模与力学性能研究》文中认为螺栓紧固件连接作为最重要的连接形式之一,广泛地应用于航天设备关键连接部件的结构设计中。当螺栓受到冲击、振动或周期性载荷作用时会倾向于松动,并且在一定的阶段会导致夹紧力衰减进而连接失效,这种失效可能导致关键安全部件的灾难性后果。因此,螺栓紧固件力学性能的研究成为一个重要的研究课题。而形状记忆合金(SMA)因其材料的超弹性效应和形状记忆效应,成为当下一个重要的研究方向之一。形状记忆合金螺栓由于其材料的非线性和马氏体相变,会导致螺纹根部应力集中发生不可恢复变形的累积,进而对螺栓的力学性能产生重要的影响。为了维护超弹性SMA螺栓的工程使用价值,本文以超弹性SMA螺栓紧固件为研究对象,通过实验和理论建模研究了它的力学性能。主要工作如下:1.研究了形状记忆合金的概念及其材料内部的微观转变机理;根据目前较为广泛应用的SMA本构模型,引入Brison关于马氏体含量与应力的关系,建立了可以完整描述超弹性SMA螺栓材料单轴相变的宏观唯象本构模型。2.开展超弹性SMA螺栓的力学性能实验,搭建超弹性SMA螺栓循环加载实验平台,得到了螺栓的宏观机械响应规律。同时通过差示扫描量热法、扫描电子显微镜和XRD衍射仪对的螺栓的马氏体相变点和微观结构进行了检测,得到螺纹根部微观结构的演变规律。结果表明:预紧力和循环加载的载荷值越大,螺栓的夹紧力衰减幅度就越大;随着加载循环次数的增加,马氏体残余应变的持续积累是导致夹紧力显着衰减的主要原因;通过不同应力水平下的螺纹根部残余马氏体形态的演变规律,进一步验证及阐明超弹性SMA螺栓的夹紧力的衰减机理。3.根据非线性梁单元求解程序编写的需要,利用有限元法对梁单元非线性刚度矩阵进行了推导,对非线性梁单元程序算法中的求解原理进行了介绍。并利用MATLAB语言,编写了可用于梁单元非线性求解的程序算法。并建立了基于超弹性SMA梁单元的螺栓紧固件模型,研究了外载荷作用下的螺栓的有限元数值实现方法,构建数值模型进行了超弹性SMA螺栓的力学数值模拟。研究结果表明,本文建立的超弹性SMA螺栓的有限元模型数值模拟的结果,和实验结果比较吻合,可以有效的分析超弹性SMA螺栓的力学性能。
唐伟[3](2020)在《基于LC谐振的预应力结构钢绞线应力检测研究》文中认为我国是桥梁大国,预应力混凝土桥梁在我国在役桥梁中占举足轻重的地位,随着运营时间的增长,由纵向预应力损失带来桥梁跨中下挠等问题逐渐显现出来,影响行车的安全性和舒适性,严重的还造成桥梁垮塌,给人身安全和国民经济带来威胁。钢绞线作为预应力混凝土结构的预应力提供者,其有效预应力的大小直接影响整个结构的使用性能,但由于各类预应力损失之间相互影响,给结构内钢绞线有效预应力的精确计算带来很大难度,而通过有效的预应力检测手段能使结构安全运营得到保证,因此预应力检测受到了工程界和研究界的广泛关注。虽然目前各类预应力检测方法都取得了一定研究成果,但能用于长期监测各类在役结构有效预应力、精度高且稳定性好的方法极少。基于LC谐振的钢绞线应力检测方法将钢绞线视为电感元件接入LC振荡电路,通过检测振荡电路的谐振频率实现对钢绞线的应力检测,在结构有效预应力检测领域具有广阔的发展前景。本文在该方法检测裸钢绞线应力的研究基础上对结构内无粘结和有粘结预应力钢绞线的应力检测展开探索性研究,旨在通过研究,验证基于LC谐振的方法检测结构内预应力钢绞线应力的可行性,也为后续利用该方法检测结构内预应力钢绞线有效预应力或预应力损失的研究提供参考依据。研究内容主要包括:(1)将钢绞线视为LC振荡电路中的螺旋线圈电感元件,从应力使钢绞线产生机械变形的角度出发,建立钢绞线的电感模型,并以此建立裸钢绞线的力-频模型;(2)分析荷载作用下结构内无粘结和有粘结预应力筋的应力增量和分布,将裸钢绞线的力-频模型拓展到结构内无粘结和有粘结预应力钢绞线上,建立结构内预应力钢绞线的力-频模型;(3)开展裸钢绞线力-频模型验证试验,拟合裸钢绞线力-频函数曲线,验证所推裸钢绞线力-频模型的准确性;(4)开展无粘结和有粘结预应力钢绞线力-频模型验证试验,验证理论分析的结构内无粘结和有粘结预应力钢绞线应力增量分布,并建立用于无粘结和有粘结预应力钢绞线检测应力计算的拟合公式,对两者的检测应力和实测应力做误差分析,验证基于LC谐振的方法检测结构内预应力钢绞线应力的可行性;(5)结合裸钢绞线、无粘结和有粘结预应力钢绞线的实测应力与频率数据,分析结构对钢绞线谐振频率产生的影响。
张昊天[4](2020)在《剪切型装配式软钢阻尼器的性能研究与优化设计》文中进行了进一步梳理由于剪切型金属阻尼器在应力集中和焊接热应力的影响下,容易提前破坏,在未充分发挥耗能能力时失效。本文提出一种装配式剪切型软钢阻尼器。利用钢板平面内受力提高初始刚度,并且通过改变钢板的平面几何形状,探究钢板不同几何形状对阻尼器性能的影响。利用有限元分析软件对不同形状阻尼器进行数值模拟,分析在不同形状下阻尼器的应力分布情况,以及屈服力、初始刚度、屈服后刚度和等效阻尼器的情况。总结出装配式金属阻尼器中耗能板的最优形状。(1)首先对传统矩形钢板进行边缘形式的改造,把钢板的边缘设计成圆弧形、三角形和椭圆弧形,然后利用有限元分析软件对三种形状不同尺寸的模型进行数值模拟。基于该模型进行了大量有限元分析,考察了阻尼器高度、宽度和厚度对阻尼器屈服位移,初始刚度和屈服恢复力的影响。分析模拟结果中的应力云图和滞回曲线,计算出屈服力、初始刚度、屈服后刚度、等效阻尼比数据。得出椭圆边缘型阻尼器的应力分布最为均匀,滞回性能良好,有较好的耗能能力,圆边缘型组阻尼器次之,三角边缘型阻尼器应力集中现象明显,耗能能力差。(2)其次是对耗能板进行开孔。在开孔形状方面,本文选取了菱形、圆形、椭圆形、条形的开孔方式。对于孔洞的布置,采用了单排布置、双排布置、三排布置的方法。同样是利用有限元分析软件对不同形状和不同布置方式的模型进行数值模拟。分析不同的开孔形状和孔洞布置方式对阻尼器性能的影响。分析模拟结果当中的应力云图、滞回曲线与相应的数据。对于所有开孔方式和孔洞布置方式,双排椭圆形孔阻尼器的耗能能力最优。其他开孔形式包括单排横向圆形、单排竖向圆形和单排竖向菱形、双排圆形、三排圆形的应力分布也能达到多点屈服的要求,耗能能力良好。
柳杨青[5](2019)在《折纸型屈曲控制支撑的变形和滞回耗能能力研究》文中研究说明长细比较大的构件在轴心压力作用下趋于发生整体屈曲。对于具有双轴对称截面的轴心受压构件,弯曲屈曲是最常见的整体屈曲形式。为解决常规钢中心支撑在地震作用下容易发生整体弯曲屈曲引起的失稳从而严重损害其抗震性能的问题,本文通过将采用特定折痕方案的基于变角度Miura折纸的管状构形运用于中心支撑上,在轴心压力作用下的一定变形范围内通过沿预设折痕的局部变形抑制了构件发生整体弯曲屈曲,形成了一种折纸型屈曲控制支撑。对该支撑在轴心压力作用下的力学性能和在低周往复荷载作用下的滞回性能进行了有限元分析,并分别对其基本管状单元和支撑缩尺试件在低周往复荷载作用下的滞回性能进行了试验研究。首先,利用空间三角形几何关系对基于变角度Miura折纸的基本管状单元的几何关系进行推导,得到了基本单元各顶点坐标的计算公式、基本单元的一般性闭合条件和边长的一般性计算公式,并对相关角度关系式进行了证明,形成了已知所需长管总长度L,通过相互独立的5个基本单元的几何参数(单元平铺时高度的一半H、边长l、边数量n、折痕倾斜角φ1(或φ2)和折叠角α),确定基于变角度Miura折纸长管几何构形的计算流程。基于对几何关系的理论推导和由此形成的建模方法,根据折痕是否传递面外弯矩将其区分为第Ⅰ类折痕(不能传递面外弯矩)和第Ⅱ类折痕(能传递面外弯矩)。基于这两类折痕形成了四种不同的折痕方案,对采用四种折痕方案的基于变角度Miura折纸的3层管状构件进行轴心压力作用下的非线性有限元分析,通过对其变形和受力特征进行分析和比较,优选出了最优的折痕方案。研究结果表明:以水平折痕和峰线斜向折痕为第Ⅰ类折痕、以谷线斜向折痕为第Ⅱ类折痕的折痕方案更好地协调了构件各面板的受力和变形,使构件轴心受压作用下表现出了比采用其它方案更加优越的变形能力。采用该方案的管状构件破坏时的平均压应变达到3.6%,是其余构件的1.31.4倍。将优选出的折痕方案应用于基于变角度Miura折纸的屈曲控制支撑上,运用有限元软件ANSYS对其进行了非线性有限元分析,在考虑初始缺陷的情况下,考察了基本几何参数对其在轴心压力作用下的力学性能的影响,结合有限元分析结果对推导得到的支撑的截面惯性矩进行了修正,得到了其长细比的计算方法,提出了新型支撑轴心受压稳定系数的计算方法,继而形成了该新型支撑的轴心受压稳定性验算公式。研究结果表明:新型支撑C-ORI-BC1、C-ORI-BC2和C-ORI-BC3均能通过预设折痕有效地控制其变形模式,在保持一定承载能力的同时支撑极限压应变达到εu=2.38%2.74%,在仅发生有限整体屈曲的情况下不会发生失稳,表现出良好的轴向变形能力。运用有限元软件ANSYS对新型支撑C-ORI-BC1、C-ORI-BC2和C-ORI-BC3进行了考虑初始缺陷的非线性有限元分析,考察了其在低周往复荷载作用下的滞回性能,并将其与具有相同计算长度、壁厚和欧拉临界荷载的常规方管支撑进行对比,同时结合新型支撑轴心受压稳定系数,提出了新型支撑的带强化段的双线性骨架曲线简化模型。研究结果表明:低周往复荷载作用下,新型支撑C-ORI-BC1、C-ORI-BC2和C-ORI-BC3均能通过预设折痕有效地控制其变形模式,在2.0%的平均轴向应变(εbrw)范围内仅产生有限的整体屈曲,总体上均能实现稳定的、对称的、可重复的、具有正增量刚度的滞回曲线。此外,上述支撑表现出了比对应的方管支撑好得多的变形能力、压拉平衡性和稳定耗能能力,且其在轴心受压下对整体屈曲的敏感程度也得以改善,使其在发生有限整体屈曲的情况下不发生失稳。在三种新型支撑(C-ORI-BC1、C-ORI-BC2和C-ORI-BC3)的几何尺寸基础上,通过将支撑壁厚取为6 mm、8 mm和12 mm,可以满足三种不同的承载能力需求。得到的支撑均能通过预设折痕有效地控制其变形模式,使其在2.0%的平均轴向应变范围内主要发生轴向变形,仅产生了有限的整体弯曲屈曲,表现出良好的轴向变形能力,总体上均能实现稳定的、对称的、饱满的、可重复的、具有正增量刚度的滞回曲线。以支撑C-ORI-BC2为例,从组成该支撑的基本管状单元入手,分别对两类折痕及基本单元其余部分的制作方法进行探究,并采用规范推荐的用于BRB的加载制度对缩尺比例为1/4的基本管状单元试件进行低周往复试验研究,以考察其滞回性能,并通过观察到的试验现象总结出当前制作方法中存在的不足。研究结果表明:虽然第Ⅰ类折痕可以通过采用冷轧钢板并取特定的单面开槽尺寸实现,第Ⅱ类折痕可以通过采用连接钢板加自攻螺钉的方法实现,但是低周往复荷载作用下由3条第Ⅰ类折痕和1条第Ⅱ类折痕交汇的顶点仍然容易在反复拉扯下出现材料撕裂,并严重损害试件的耗能能力。最后,从支撑整体制作的角度出发,通过对基本单元的制作方法进行改进和优化,得到了一种通过装配8块面板组制作新型支撑的方法。对采用该方法制作的新型支撑1/4缩尺试件进行低周往复试验,试验结果表明,新型支撑试件在低周往复荷载作用下的荷载-位移滞回曲线在应变不超过2.2%的范围内饱满、稳定、可重复并具有正增量刚度,表现出了良好的耗能能力。折纸构形和对应折痕方案的引入使得支撑试件在轴心受压下对整体屈曲的敏感程度降低,使其在发生有限整体屈曲的情况下不会发生失稳。
罗跃春[6](2019)在《基于钢管混凝土部件的盾构隧道加固试验与分析》文中提出截止2018年底,我国内地已有35个城市相继建成并投运地铁,总运营里程超过5700km,其中绝大多数采用盾构隧道。随着盾构隧道广泛应用及其服役年限逐渐增长,各种病害日渐显现,开展盾构隧道的加固技术研究具有重要意义。钢板和FRP是盾构隧道加固工程中经常采用的加固部件,但前者用钢量较大、造价偏高,后者仅适用于隧道顶部加固。为此,本文提出了一种基于钢管混凝土部件的盾构隧道加固方法,并对其开展了试验研究和计算分析,主要工作及结论如下:1、开展了隧道管片接头的正弯矩和负弯矩加固试验,揭示了钢管混凝土加固管片接头的破坏机制,比较了钢管混凝土与钢板的加固效果,考察了钢管混凝土截面高度对加固效果的影响。研究表明:(1)无论是正弯矩还是负弯矩作用下,钢管混凝土加固试件的破坏均是由钢管混凝土与管片之间的连接失效所致;(2)相比未加固试件,钢管混凝土加固试件和钢板加固试件的承载力以及接头刚度均显着提升,钢管混凝土的用钢量虽然小于钢板,但在正弯矩作用下,前者的加固效果却明显优于后者,在负弯矩作用下前者的加固效果仍与后者大体相当;(3)无论是正弯矩还是负弯矩作用下,钢管混凝土的截面高度在4560mm之间变化对加固试件的极限承载力和接头刚度都影响有限。2、开展了高温后隧道管片接头的正弯矩加固试验,考察了高温下管片接头缝对试件内部温度分布的影响,揭示了高温后管片接头的剩余性能以及钢管混凝土对高温损伤管片接头的加固效果。研究表明:(1)若管片接头的初始张开量小于10mm,受火60min时接头缝内的温度大多低于周边相同深度的混凝土温度,但受火120min时接头缝内的温度要高于周边相同深度的混凝土温度;(2)采用钢管混凝土加固可使火灾损伤后的管片接头的承载力和抗弯刚度大幅提升,甚至超过未受火管片接头的承载力和抗弯刚度;(3)加载初期接头附近的钢管混凝土发挥主要加固作用,而后此部分钢管混凝土的加固作用逐渐降低,远离接头的钢管混凝土逐渐发挥出更大加固效应。3、开展了钢板-混凝土锚粘连接的受剪试验,对比考察了锚栓连接、粘钢结构胶连接、锚粘连接的受剪性能,构建了锚粘连接的力学模型。研究表明:(1)对于锚粘连接试件,峰值荷载前其抗剪刚度与相同连接长度的粘钢结构胶连接试件基本相当,而其破坏位移与相同连接长度的锚栓连接试件大体接近;(2)针对锚栓断裂破坏模式,多锚连接的发挥系数约为0.92,且该发挥系数与锚栓数量关系不大;(3)连接长度相同时,锚粘连接试件的极限承载力约为锚栓连接试件与粘钢结构胶连接试件的极限承载力之和的78%;(4)对于锚粘连接试件,峰值荷载前其所受荷载基本由粘钢结构胶承担,峰值荷载后锚栓分担的荷载不断增大,且不同锚栓分担的荷载基本相等;(5)修正后的C-T模型对锚粘连接试件和粘钢结构胶连接试件的极限承载力都具有较好的预测精度;(6)利用所构建的锚粘连接的界面粘结应力-滑移本构模型,可较好地预测锚粘连接试件的极限承载力。4、建立了考虑加固部件与隧道环之间粘结滑移的隧道环加固计算模型,对比了钢管混凝土与钢板加固隧道环的加固效果,考察了界面连接性能、钢管混凝土截面高度、钢管壁厚分布、钢管和管内混凝土强度、土层抗力系数等因素对钢管混凝土加固效果的影响,并对局部加固进行了探讨。研究表明:(1)加固用钢量基本相当且竖向土压力较大时,钢管混凝土对隧道环的加固效果明显优于钢板加固;(2)竖向土压力较大时,提高钢管混凝土与隧道环之间的界面连接性能或钢管混凝土的截面高度,可明显提升加固效果,但竖向土压力较小时该效应不明显;(3)竖向土压力较大时,提高土层抗力系数可显着减小隧道环的变形,但钢管强度、管内混凝土强度以及钢管壁厚分布对隧道环变形的影响相对有限;(4)隧道环顶部局部加固相比于腰部局部加固具有更好的加固效率,当竖向土压力不大于650kPa时,对隧道环的顶部和腰部同时进行局部加固可获得与整环加固相近的加固效率。
李信昌[7](2019)在《双向地震下消能部件抗震性能研究》文中进行了进一步梳理本文介绍了消能部件的概念和作用,总结了国内外不同连接构件与不同阻尼器连接构成的消能部件的相关研究,突破消能部件大多只考虑了单向地震响应的研究现状,推进消能部件双向地震下抗震性能的研究,以揭示消能部件在双向地震作用下的受力情况以及力学性能。由于阻尼器在框架受到双向加载时在平面外方向会产生变形以及较大的内力,即平面内和平面外方向会形成合力,根据屈服准则的原理,阻尼器受到平面外作用改变了自身屈服变形条件,阻尼器在平面内的力学性能会发生变化。设计了四种不同阻尼器并采用ABAQUS进行了不同角度的加载,研究每种阻尼器不同加载角度下阻尼器的平面内方向以及平面外方向的力学性能。阻尼器在不同角度加载下其平面内和平面外方向力学性能会发生改变,其中平面外刚度较大的阻尼器变化较小。当平面外方向所受力越大阻尼器力学性能变化越明显,建议阻尼器试验进行双向加载。阻尼器在平面外方向拥有一定的力学性能,在进行结构消能减震设计时建议阻尼器参数双向输入。设计了位移型阻尼器(团队研发的钢管铅阻尼器)并得出了阻尼器的力学性能,根据阻尼器的力学参数设计了支墩,支墩和阻尼器构成消能部件,并设计了空框架。采用ABAQUS对带框架的消能部件进行了单向以及双向的位移加载,得出了消能子结构受到不同加载方式下消能部件的变形以及产生内力差异,消能子框架发生相同加载位移,双向加载时支墩有两个方向的内力并且耦合后较单向加载大,双向加载作用下支墩更容易达到屈服应力,并利用ETABS结构分析软件进行了验证。消能子结构在双向加载作用下消能部件在平面外方向会产生较大变形和内力,且平面外方向内力远大于单向加载的情况,这是大部分研究在进行消能子结构模拟和试验时忽略的一点。设计了支墩和支撑并采用两种平面外方向刚度不一样的阻尼器分别构成消能部件,根据消能部件的高度按照罕遇地震下框架位移限值利用ABAQUS对消能部件进行了单向以及双向的位移加载。双向加载下平面外刚度较大的阻尼器所受到的平面外方向位移较小,验证了前面对4种阻尼器进行力加载的原理,相反,当阻尼器平面外方向变形较小则连接的支撑和支墩的平面外方向变形会较大,平面外方向受力也会更大。支撑的平面外方向刚度较小,双向加载下采用支撑连接的消能部件的力学性能较单向加载变化不大,支墩平面外方向刚度较大,双向加载下采用支墩连接的消能部件较单向加载发生下降,即阻尼器相对连接方式拥有足够平面外方向刚度能够保证其力学性能。支墩的平面外方向承载力和支撑的平面外方向稳定性是保证阻尼器耗能的关键。根据混凝土结构设计原理得出了支墩平面外承载力验算方法,考虑大挠度以及小挠度理论推导出支撑平面外方向稳定性验算公式。结合前面消能部件的分析对所设计的支墩进行了平面外承载力验算以及设计的支撑进行了平面外稳定性验算,针对验算不足给出了设计改进措施。针对目前结构消能减震设计的流程进行了改进。对某一5层教学楼进行了考虑消能部件平面外地震响应的设计分析。根据结构需求设计了阻尼器,在双向加载下得到阻尼器平面内和平面外力学性能。输入阻尼器参数时分考虑和不考虑阻尼器平面外方向力学性能。考虑阻尼器平面外力学性能结构的初始周期和楼层刚度会发生变化,结构产生的位移角会降低。提取了阻尼器和支墩受力和变形,考虑阻尼器平面外力学性能更真实反应了阻尼器的地震响应。考虑阻尼器平面外参数时,结构梁柱在罕遇地震下产生更大内力。
李子奇[8](2019)在《铁路新型柱板式高墩抗震性能试验及数值模拟方法研究》文中研究说明由于地形的特殊性,铁路空心高墩桥梁在我国西部高烈度地震山区得到了广泛的应用。但传统空心铁路高墩受刚度条件的制约存在圬工量大,空心高墩的截面较大,箍筋的约束效果会显着减弱,在地震作用时不能有效发挥桥墩的延性性能和耗能作用以及产生多个位置不确定的塑性铰等缺点。为解决传统空心高墩诸多缺点,国内外先后提出了各种各样不同截面型式的新型高墩结构。在总结国内外高墩研究的基础上,我国设计人员首次采用了新型柱板式空心高墩。为研究该类桥墩的抗震性能与抗震数值计算方法,本文以该特大桥新型柱板式空心高墩连续刚构桥为工程背景,主要研究工作如下:(1)按相似原理对实际工程结构中新型柱板式高墩的横桥向柱板、纵桥向柱板及纵桥向框架共制作了8个1:10缩尺模型构件,采用拟静力试验方法研究了试件的破坏机理、滞回特性及刚度退化等结构抗震性能。(2)运用有限元软件建立上述试验中横桥向柱板构件、横桥向框架柱构件、纵桥向柱板构件和纵桥向框架柱构件四种构件的实体模型。采用与拟静力试验相同的加载制度对其抗震性能进行数值模拟。从滞回曲线形状、等效粘滞阻尼系数、能量耗散系数及刚度退化等方面研究柱板结构的延性和变形能力,并与拟静力试验结果进行对比分析研究。(3)采用二元件模型模拟柱间板的非线性特性。根据结构的几何参数,对二元件模型参数计算进行数值模拟,建立适用于该柱板结构的二元件模型参数计算公式;通过实体数值模拟计算和拟静力试验结果验证修正后的二元件参数计算方法的有效性,建立了柱板构件非线性地震反应分析的简化数值模拟方法。(4)采用有限元杆系模型对新型柱板式高墩特大桥在多遇地震动作用下的地震反应进行了分析研究,确定地震作用下该特大桥的受力关键部位,为全桥罕遇地震反应分析关键部位的选取提供依据。(5)采用修正二元件模拟主墩柱间板,建立全桥模型抗震分析模型,对新型柱板式高墩特大桥进行非线性地震响应分析,研究该新型柱板式桥墩的抗震性能和地震响应特性。结果表明:强震作用下,该结构通过柱间板的破坏耗能有效地保护了墩柱、延长了结构周期。该新型柱板式空心高墩在地震作用下的内力和位移分布情况与常规桥墩的区别显着,桥墩内力和位移峰值出现位置与地震动输入方向相关。
郭生栋[9](2018)在《剪胀内聚力模型及其在组合构件数值分析中的应用》文中进行了进一步梳理钢与混凝土形成的组合构件在工程结构中应用十分广泛,两种材料通过界面上的相互作用形成整体,实现共同受力。以往的研究表明,钢与混凝土界面微观尺度上的受力性能对构件的宏观受力反应(如变形特征、内力分布、破坏模式等)有较大影响。因此,定量地描述界面断裂过程区的受力行为,对研究钢与混凝土组成的复合材料构件的宏观受力反应具有重要的理论意义和工程价值。钢与混凝土界面的受力行为通过粘结滑移关系反映,现有研究成果存在的主要问题是界面粘结滑移关系中引入了反映钢材类型、几何尺寸、构件受力性质等因素的参数,从而缺少明确的物理意义。此外,大多数的钢与混凝土界面粘结滑移性能研究中未考虑界面法向的力与位移。采用内聚力模型(Cohesive Zone Model,CZM)描述钢与混凝土界面的受力性能是解决上述问题的一条可行途径。内聚力模型结合数值计算方法已广泛应用于复合材料界面的受力行为模拟并取得了良好的效果,但尚未见其用于描述钢与混凝土界面的粘结滑移性能。本文的工作在S?rensen模型的基础上展开,首先提出构造剪胀内聚力模型的方法,然后研究基于剪胀内聚力模型模拟钢与混凝土界面的一般问题,最后在组合构件数值分析中应用剪胀内聚力模型模拟钢与混凝土界面。研究取得的主要成果如下:(1)在基于势函数的方法与非基于势函数的方法之间建立联系,提出剪胀内聚力模型的构造方法,为进一步用数学分析方法研究非基于势函数的张力-位移关系提供一条新途径。该方法给出了S?rensen模型不满足一致关联准则和切向张力-位移关系不连续的原因,并从根本上消除了S?rensen模型的这些缺点。(2)在张力-位移关系中引入损伤变量,使剪胀内聚力模型的应用范围拓展至反复加载的脆性及准脆性界面开裂问题。将界面切向张力表示为粘结力与摩擦力之和,从界面初始损伤起始点以后计入摩擦力的作用,视粘结作用的消失与摩擦作用的显现为一个连续过程,摩擦作用的强弱与界面的损伤程度及法向压力有关。(3)应用剪胀内聚力模型的构造方法,得到适用于单调加载问题与反复加载问题的张力-位移关系各三组,并给出界面刚度矩阵的计算方法。编写ABAQUS用户子程序UINTER,在通用有限元软件中实现剪胀内聚力模型的应用。(4)依据钢与混凝土界面过渡层的质量守恒条件,得出界面材料破坏引起的剪胀大小约为216μm。用有限元方法模拟钢板拔出试验,结合其他文献给出的试验数据,讨论模拟组合构件材料界面时剪胀内聚力模型参数的合理取值。通过模拟光圆钢筋拔出试验和钢管混凝土推出试验,检验剪胀内聚力模型在钢与混凝土界面模拟中的广泛适用性。应用剪胀内聚力模型模拟钢与混凝土界面,不仅同时考虑了界面上的切向作用与法向作用,而且避免了界面参数取值对钢材种类、几何因素及构件受力状态的依赖,成功的解决了目前钢与混凝土界面粘结滑移性能研究中存在的问题。(5)以中空型钢混凝土轴心受压短柱为研究对象,在组合构件数值分析中应用剪胀内聚力模型模拟钢与混凝土界面,详细讨论有限元模型考虑的各种因素、建模方法以及计算结果。研究表明,即使构件层面的模型加载过程是单调的,界面上的位移仍可能存在卸载过程,界面宜采用包含卸载-再加载行为的模型进行模拟。钢与混凝土界面上的相互作用改变了轴力在两种材料之间的分配比例,混凝土限制了钢管壁板的平面外变形,使钢管的局部稳定性提高。采用不同的界面模型有可能改变计算出的构件破坏特征,但计算所得构件轴心受压承载力并无明显的差别。最后,本文根据有限元计算数据给出中空型钢混凝土短柱轴心受压承载力计算方法,可作为试验研究与工程应用的参考。
龙前生[10](2018)在《Fe掺杂Ni-Mn-Ga坡璃包覆纤维组织结构及其应变回复性能研究》文中指出本文采用玻璃包覆法制备了不同Fe掺杂的Ni-Mn-Ga基形状记忆合金微米纤维,探索纤维制备工艺对纤维直径、相结构、结晶组织形貌影响的作用规律,研究了不同Fe掺杂量合金纤维的组织结构、相变温度以及室温下应变回复性能的差异并对影响纤维性能的因素进行了分析。通过对相变温度接近室温的Ni-Mn-Ga-Fe纤维进行了不同去应力退火和室温下机械循环训练处理,对比研究了处理前后纤维应变回复性能及其作用机制。结果表明:玻璃包覆法制备Ni-Mn-Ga基形状记忆合金纤维的几何尺寸和微观结构取决于制备过程中的收丝速度和冷却水距离,其中收丝速度直接影响纤维直径,随着收丝速度的增加,纤维直径显着降低,尺寸较小的纤维成形过程中经历的冷却速度更高,纤维晶化程度越低;冷却水距离显着影响纤维的结晶组织形态,冷却水距离较远,纤维冷却速度慢,最终形成粗大的树枝晶。减小冷却水距离,纤维晶粒细化,甚至形成非晶态结构。掺杂Fe元素对Ni-Mn-Ga合金纤维的结晶组织、相结构、相变温度及室温力学性能影响非常明显。随着Fe含量增加,纤维晶粒细化,室温下相结构由奥氏体转变为马氏体,相变温度提高。固溶强化、晶粒细化、应力诱发相变及马氏体再取向等因素导致纤维力学性能特别是断裂应变有明显提高。Ni-Mn-Ga合金纤维由于相变温度和断裂强度低未出现相变超弹性,Fe元素的加入提高了 Ni-Mn-Ga合金纤维的相变温度和材料断裂强度,Ni55.07Mn15.76Ga23.4Fe5.77合金纤维在室温下有明显的相变对应的应力平台,但卸载时应变回复性能相对较差,主要是纤维制备成形过程中残余的内部应力阻碍了应力卸载时马氏体逆转变的进行。继续增加Fe掺杂量至6.78%(at.%),纤维在室温下结构转变为马氏体结构,在加载-卸载循环中,由于应力作用下不同马氏体变体之间的再取向等因素作用,纤维表现出“类橡胶效应”,在室温下获得了 18%的超大可回复应变。对加载呈现明显应力平台的Ni55.07Mn15.76Ga23.4Fe5.77纤维进行不同温度退火处理,残余应力得到释放。随着热处理温度的升高,纤维在施加拉伸应力后卸载过程中马氏体逆相变对应的应力平台越来越明显,其应变回复性能提高,呈现出优良的超弹性。经过加载-卸载循环训练后,纤维性能趋于稳定。相变应力逐渐减小并趋于稳定,应变回复率提高,稳定后单次循环吸收能量为4.3 MJ/m3。
二、形状记忆合金受弯杆横截面上的应力分布(论文开题报告)
(1)论文研究背景及目的
此处内容要求:
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景,再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题,并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例:
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
(2)本文研究方法
调查法:该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法:用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法:通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法:通过调查文献来获得资料,从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法:依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法:对研究对象进行“质”的方面的研究,这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法:通过具体的数字,使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法:运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法:这是社会科学用来分析社会现象的一种方法,从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法:通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、形状记忆合金受弯杆横截面上的应力分布(论文提纲范文)
(1)梁中性轴的若干研究进展(论文提纲范文)
1 梁中性轴的早期认识 |
2 梁中性轴的当代进展 |
3 微纳层合梁的中性轴问题 |
4 结语 |
(2)形状记忆合金螺栓的有限元建模与力学性能研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
符号对照表 |
缩略语对照表 |
第一章 绪论 |
1.1 研究的背景及意义 |
1.1.1 研究背景 |
1.1.2 研究意义 |
1.2 形状记忆合金的概述 |
1.3 国内外的研究现状与发展 |
1.3.1 SMA螺栓紧固连接方面 |
1.3.2 超弹性镍钛SMA的实验及理论建模 |
1.3.3 螺栓紧固件的相关研究 |
1.4 本文的主要工作 |
第二章 Ni-Ti形状记忆合金的相变行为 |
2.1 引言 |
2.2 Ni-Ti形状记忆合金 |
2.2.1 超弹性效应(SE) |
2.2.2 形状记忆效应(SME) |
2.2.3 镍钛SMA的SE与SME的关系 |
2.2.4 高阻尼性和电阻特性 |
2.3 形状记忆合金的本构模型 |
2.3.1 宏观唯象本构 |
2.3.2 细观力学模型 |
2.4 镍钛SMA相变的微观机理 |
2.4.1 Ni-Ti形状记忆合金的相 |
2.4.2 马氏体相变 |
2.5 本章小结 |
第三章 超弹性SMA螺栓力学性能的实验研究 |
3.1 引言 |
3.2 实验方案设计 |
3.2.1 材料的选择和加工 |
3.2.2 循环加载实验装置设计 |
3.2.3 宏观机械响应测试 |
3.3 微观检测 |
3.3.1 DSC测量马氏体相变点 |
3.3.2 SEM检测 |
3.3.3 XRD衍射仪分析 |
3.4 实验结果与分析讨论 |
3.4.1 DSC测试 |
3.4.2 宏观机械响应 |
3.4.3 微观演变 |
3.5 本章小结 |
第四章 梁单元的非线性有限元分析 |
4.1 引言 |
4.2 线弹性梁单元刚度矩阵 |
4.2.1 局部坐标系下的刚度矩阵 |
4.2.2 坐标系转换 |
4.3 几何非线性问题的求解 |
4.3.1 几何非线性的一般解法 |
4.3.2 梁单元的切线刚度矩阵 |
4.4 平衡方程的解法 |
4.4.1 牛顿-拉夫逊方法 |
4.4.2 线性方程的求解 |
4.4.3 计算流程 |
4.4.4 算例验证 |
4.5 本章小结 |
第五章 超弹性SMA螺栓紧固件的建模及数值模拟 |
5.1 引言 |
5.2 超弹性镍钛SMA本构模型 |
5.2.1 超弹性镍钛SMA的本构和内变量 |
5.2.2 增量形式的本构方程 |
5.2.3 超弹性SMA梁单元 |
5.2.4 超弹性镍钛SMA的参数 |
5.3 超弹性SMA螺栓紧固件的有限元建模 |
5.3.1 超弹性SMA螺栓紧固件模型 |
5.3.2 螺栓外载力的施加过程 |
5.4 结果的分析与讨论 |
5.5 本章小结 |
第六章 总结与展望 |
参考文献 |
致谢 |
作者简介 |
(3)基于LC谐振的预应力结构钢绞线应力检测研究(论文提纲范文)
摘要 |
abstract |
第一章 绪论 |
1.1 课题研究背景及意义 |
1.1.1 预应力混凝土的发展 |
1.1.2 预应力混凝土桥梁的发展 |
1.1.3 预应力检测的意义 |
1.2 预应力检测技术及原理概述 |
1.2.1 预应力无损检测技术 |
1.2.2 预应力有损检测技术 |
1.2.3 在役预应力混凝土结构预应力检测难点与展望 |
1.3 论文主要研究内容及章节安排 |
第二章 基于LC谐振的钢绞线应力检测研究基础 |
2.1 钢绞线的结构特性及力学特性 |
2.1.1 钢绞线的结构特性 |
2.1.2 钢绞线的力学特性 |
2.2 基于LC谐振的裸钢绞线应力检测原理及成果 |
2.2.1 基于LC谐振的裸钢绞线应力检测原理 |
2.2.2 钢绞线的电感基本模型适用性分析 |
2.2.3 基于LC谐振的裸钢绞线应力检测研究成果 |
2.3 本章小结 |
第三章 基于LC谐振的预应力结构钢绞线应力检测理论研究 |
3.1 裸钢绞线力-频耦合作用研究 |
3.1.1 基于LC谐振的裸钢绞线力-频模型 |
3.1.2 裸钢绞线力-频模型分析 |
3.2 预应力筋应力增量分布简析 |
3.2.1 无粘结筋应力增量分布简析 |
3.2.2 有粘结筋应力增量分布简析 |
3.3 结构内预应力钢绞线力-频模型 |
3.4 本章小结 |
第四章 基于LC谐振的预应力结构钢绞线应力检测试验研究 |
4.1 实验目的 |
4.2 试验材料及仪器 |
4.2.1 试验材料 |
4.2.2 试验仪器 |
4.3 试验方案及数据采集 |
4.3.1 裸钢绞线力-频模型验证试验 |
4.3.2 预应力结构钢绞线力-频模型验证试验 |
4.4 本章小结 |
第五章 基于LC谐振的预应力结构钢绞线应力检测可行性分析 |
5.1 裸钢绞线应力-应变片及应力-频率数据拟合 |
5.1.1 裸钢绞线应力-应变片数据拟合 |
5.1.2 裸钢绞线应力-频率数据拟合 |
5.2 无粘结预应力钢绞线应力增量分布、力-频特性分析 |
5.2.1 无粘结预应力钢绞线应力增量分布 |
5.2.2 无粘结预应力钢绞线力-频特性分析 |
5.3 有粘结预应力钢绞线应力增量分布、力-频特性分析 |
5.3.1 有粘结预应力钢绞线应力增量分布 |
5.3.2 有粘结预应力钢绞线力-频特性分析 |
5.4 基于LC谐振的预应力结构钢绞线应力检测可行性分析 |
5.5 本章小结 |
第六章 结论与展望 |
6.1 主要结论和贡献 |
6.2 后续研究工作展望 |
致谢 |
参考文献 |
附录 |
在学期间发表的论文和取得的学术成果 |
(4)剪切型装配式软钢阻尼器的性能研究与优化设计(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第一章 绪论 |
1.1 课题背景及研究意义 |
1.2 结构振动控制理念 |
1.3 耗能减震设计的原理 |
1.4 阻尼器的分类 |
1.4.1 金属阻尼器研究现状 |
1.4.2 粘滞阻尼器研究现状 |
1.4.3 摩擦阻尼器研究现状 |
1.4.4 粘弹性阻尼器研究现状 |
1.4.5 防屈曲支撑研究现状 |
1.4.6 调谐阻尼器研究现状 |
1.5 金属阻尼器的研究及应用 |
1.6 软钢阻尼器存在的问题及设计方向 |
1.7 课题研究的方法 |
1.8 课题研究的内容 |
1.9 本章小结 |
第二章 金属阻尼器的力学模型及分析理论 |
2.1 本构关系 |
2.2 软钢的力学特性 |
2.3 金属阻尼器力学模型 |
2.3.1 理想弹塑性模型 |
2.3.2 双线性模型 |
2.3.3 Ramberg-Osgood模型和Bouc-Wen模型 |
2.4 新型软钢阻尼器受力方式 |
2.4.1 平面外受力方式 |
2.4.2 平面内受力方式 |
2.5 金属阻尼器的减震原理 |
2.6 曲线分析方法 |
2.6.1 滞回曲线分析 |
2.6.2 骨架曲线分析 |
2.7 加载制度 |
2.7.1 控制位移加载法 |
2.7.2 荷载控制加载法 |
2.7.3 荷载和位移控制加载法 |
2.8 本章小结 |
第三章 边缘型软钢阻尼器的设计 |
3.1 阻尼器的组成和Abaqus模型概述 |
3.1.1 单元的选取和划分 |
3.1.2 边界条件 |
3.2 圆边缘型软钢阻尼器的设计 |
3.2.1 圆边缘型软钢阻尼器的截面设计 |
3.2.2 圆边缘型软钢阻尼器的应力云图分析 |
3.2.3 圆边缘型软钢阻尼器的仿真模拟结果分析 |
3.3 三角边缘型软钢阻尼器的设计 |
3.3.1 三角边缘型软钢阻尼器的截面设计 |
3.3.2 三角边缘型软钢阻尼器的应力云图分析 |
3.3.3 三角边缘型软钢阻尼器的仿真模拟结果分析 |
3.4 椭圆边缘型软钢阻尼器的设计 |
3.4.1 椭圆边缘型软钢阻尼器的截面设计 |
3.4.2 椭圆边缘型软钢阻尼器的应力云图分析 |
3.4.3 椭圆边缘型软钢阻尼器的仿真模拟结果分析 |
3.5 本章小结 |
第四章 单排开孔型软钢阻尼器的设计 |
4.1 单排横向菱形孔软钢阻尼器的设计 |
4.1.1 单排横向菱形孔软钢阻尼器的截面设计 |
4.1.2 单排横向菱形孔软钢阻尼器的应力云图分析 |
4.1.3 单排横向开菱形软钢阻尼器的仿真模拟结果分析 |
4.2 单排横向椭圆形孔软钢阻尼器的设计 |
4.2.1 单排横向椭圆形孔软钢阻尼器的截面设计 |
4.2.2 单排横向椭圆形孔软钢阻尼器的应力云图分析 |
4.2.3 单排横向开椭圆形孔软钢阻尼器的仿真模拟结果分析 |
4.3 单排横向条形孔软钢阻尼器的设计 |
4.3.1 单排横向条形孔软钢阻尼器的截面设计 |
4.3.2 单排横向条形孔软钢阻尼器的应力云图分析 |
4.3.3 单排横向开条形孔软钢阻尼器的仿真模拟结果分析 |
4.4 单排横向开孔型阻尼器的总结 |
4.5 单排竖向菱形孔软钢阻尼器的设计 |
4.5.1 单排竖向菱形孔软钢阻尼器的截面设计 |
4.5.2 单排竖向菱形孔软钢阻尼器的应力云图分析 |
4.5.3 单排竖向开菱形软钢阻尼器的仿真模拟结果分析 |
4.6 单排竖向椭圆形孔软钢阻尼器的设计 |
4.6.1 单排竖向椭圆形孔软钢阻尼器的截面设计 |
4.6.2 单排竖向椭圆形孔软钢阻尼器的应力云图分析 |
4.6.3 单排竖向开椭圆形软钢阻尼器的仿真模拟结果分析 |
4.7 单排竖向条形孔软钢阻尼器的设计 |
4.7.1 单排竖向条形孔软钢阻尼器的截面设计 |
4.7.2 单排竖向条形孔软钢阻尼器的应力云图分析 |
4.7.3 单排竖向开条形软钢阻尼器的仿真模拟结果分析 |
4.8 单排竖向开孔型阻尼器的总结 |
4.9 本章小结 |
第五章 多孔型软钢阻尼器的设计 |
5.1 双排圆形孔软钢阻尼器的设计 |
5.1.1 双排圆形孔软钢阻尼器的截面设计 |
5.1.2 双排圆形孔软钢阻尼器的应力云图分析 |
5.1.3 双排圆形孔软钢阻尼器的仿真模拟结果分析 |
5.2 双排菱形孔软钢阻尼器的设计 |
5.2.1 双排菱形孔软钢阻尼器的截面设计 |
5.2.2 双排菱形孔软钢阻尼器的应力云图分析 |
5.2.3 双排菱形孔软钢阻尼器的仿真模拟结果分析 |
5.3 双排椭圆形孔软钢阻尼器的设计 |
5.3.1 双排椭圆形孔软钢阻尼器的截面设计 |
5.3.2 双排椭圆形孔软钢阻尼器的应力云图分析 |
5.3.3 双排椭圆形孔软钢阻尼器的仿真模拟结果分析 |
5.4 双排开孔型阻尼器的总结 |
5.5 三排圆形孔软钢阻尼器的设计 |
5.5.1 三排圆形孔软钢阻尼器的截面设计 |
5.5.2 三排圆形孔软钢阻尼器的应力云图分析 |
5.5.3 三排圆形孔软钢阻尼器的仿真模拟结果分析 |
5.6 三排菱形孔软钢阻尼器的设计 |
5.6.1 三排菱形孔软钢阻尼器的截面设计 |
5.6.2 三排菱形孔软钢阻尼器的应力云图分析 |
5.6.3 三排菱形孔软钢阻尼器的仿真模拟结果分析 |
5.7 三排开孔型阻尼器的总结 |
5.8 本章小结 |
5.9 数据柱状图 |
第六章 结论和展望 |
6.1 结论 |
6.2 不足 |
6.3 展望 |
致谢 |
参考文献 |
(5)折纸型屈曲控制支撑的变形和滞回耗能能力研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
第一章 绪论 |
1.1 研究背景和意义 |
1.2 轴心受压构件的屈曲问题 |
1.2.1 长细比较大构件的屈曲 |
1.2.2 长细比较小构件的屈曲 |
1.3 屈曲约束支撑的变形和滞回耗能能力 |
1.3.1 屈曲约束支撑的基本工作原理 |
1.3.2 屈曲约束支撑的变形和滞回耗能的特点 |
1.3.3 屈曲约束支撑存在的问题 |
1.4 长细比较小常规管状构件的变形和耗能能力 |
1.4.1 圆管 |
1.4.2 方管 |
1.4.3 其余正多边形截面管 |
1.5 屈曲控制管状受压构件的变形和耗能能力 |
1.5.1 带缺陷的管状受压构件 |
1.5.2 折纸型受压构件 |
1.6 本文研究的主要内容 |
第二章 基于变角度Miura折纸长管的几何构形的确定方法 |
2.1 引言 |
2.2 基本单元顶点坐标的计算方法 |
2.3 β1,2的计算方法 |
2.4 变角度Miura折纸的一般性闭合条件 |
2.5 基本单元的边长与各几何参数的关系 |
2.6 基于变角度Miura折纸长管几何构形的确定方法 |
2.7 本章小结 |
第三章 基于变角度Miura折纸的管状构件在轴压下的变形能力研究 |
3.1 引言 |
3.2 有限元模拟方法的验证 |
3.3 折痕方案及建模 |
3.3.1 折痕方案 |
3.3.2 有限元建模 |
3.4 有限元分析结果 |
3.4.1 特征值屈曲分析 |
3.4.2 考虑初始缺陷的非线性分析 |
3.5 基于变角度Miura折纸管状构件的刚性可折顶点 |
3.6 本章小结 |
第四章 折纸型屈曲控制支撑在轴心压力作用下的变形能力研究 |
4.1 引言 |
4.2 支撑的几何设计 |
4.3 有限元模型的建立 |
4.4 长细比 |
4.4.1 截面惯性矩 |
4.4.2 长细比 |
4.5 新型支撑在轴压下的变形能力 |
4.5.1 支撑轴向变形与层间侧移角的关系 |
4.5.2 欧拉临界荷载和特征值屈曲模态 |
4.5.3 考虑初始缺陷的非线性分析 |
4.6 新型支撑轴心受压稳定性 |
4.6.1 轴压下支撑的旋转 |
4.6.2 轴心受压稳定性验算 |
4.7 本章小结 |
第五章 折纸型屈曲控制支撑的低周往复滞回性能研究 |
5.1 引言 |
5.2 有限元模型的建立 |
5.3 加载制度 |
5.3.1 新型支撑的加载制度 |
5.3.2 方钢管的加载制度 |
5.4 有限元分析结果 |
5.4.1 滞回曲线 |
5.4.2 骨架曲线 |
5.4.3 压拉不平衡系数 |
5.4.4 耗能能力 |
5.4.5 新型支撑的荷载-位移骨架曲线简化模型 |
5.5 本章小结 |
第六章 不同壁厚的折纸型屈曲控制支撑的变形和滞回性能研究 |
6.1 引言 |
6.2 新型支撑的低周往复滞回性能 |
6.2.1 滞回曲线和骨架曲线 |
6.2.2 耗能能力 |
6.3 长细比 |
6.4 新型支撑的轴心受压稳定性验算 |
6.5 新型支撑的荷载-位移骨架曲线简化模型 |
6.6 本章小结 |
第七章 折纸型屈曲控制支撑基本单元的制作方法和试验研究 |
7.1 引言 |
7.2 现有的基于折纸构形构件的制作方法 |
7.2.1 施加外部荷载的制作方法 |
7.2.2 利用内部应力不协调的制作方法(自折叠技术) |
7.2.3 3D打印技术 |
7.2.4 装配式的制作方法 |
7.3 本文管状基本单元的制作方法 |
7.3.1 第Ⅰ类折痕的制作方法 |
7.3.2 第Ⅱ类折痕的制作方法 |
7.3.3 其余部分的制作方法 |
7.4 基本单元的低周往复试验 |
7.4.1 材性试验 |
7.4.2 加载装置 |
7.4.3 加载制度 |
7.4.4 试验结果和现象 |
7.5 基于试验条件的低周往复有限元分析 |
7.5.1 有限元建模 |
7.5.2 加载制度 |
7.5.3 有限元分析结果与试验结果的比较 |
7.6 当前制作方法中存在的不足 |
7.6.1 钢板的挤压成形精度问题 |
7.6.2 制作过程的几何干涉问题 |
7.6.3 顶点和第Ⅰ类折痕材料撕裂的问题 |
7.7 本章小结 |
第八章 折纸型屈曲控制支撑的制作方法和试验研究 |
8.1 引言 |
8.2 新型支撑的制作方法 |
8.2.1 第Ⅰ类折痕的制作方法 |
8.2.2 第Ⅱ类折痕的制作方法 |
8.2.3 其余部分的制作方法 |
8.3 新型支撑的低周往复试验 |
8.3.1 材性试验 |
8.3.2 加载装置 |
8.3.3 加载制度 |
8.3.4 试验结果和现象 |
8.4 当前制作方法中存在的不足 |
8.4.1 第Ⅰ类折痕较短水平折痕的易断裂问题 |
8.4.2 自攻螺钉的间距问题 |
8.5 本章小结 |
第九章 结论和展望 |
9.1 主要结论 |
9.2 主要创新点 |
9.3 不足和展望 |
致谢 |
参考文献 |
附录 A 优选出的变角度Miura折纸构形 |
附录 B 基于变角度Miura折纸的屈曲控制支撑在轴压下的力学性能 |
附录 C 壁厚为6mm和12mm的新型支撑的低周往复加载制度 |
附录 D 壁厚为6 mm和12 mm的变角度Miura折纸构形 |
附录 E 壁厚为6mm和12mm的新型支撑在轴压下的力学性能 |
攻读博士学位期间已发表的论文和取得的学术成果 |
(6)基于钢管混凝土部件的盾构隧道加固试验与分析(论文提纲范文)
摘要 ABSTRACT 第一章 绪论 |
1.1 研究背景及意义 |
1.2 隧道加固技术的研究现状 |
1.3 隧道计算分析的研究现状 |
1.4 隧道耐火性能的研究现状 |
1.5 本文研究主要内容 第二章 隧道管片接头正弯矩加固试验与分析 |
2.1 引言 |
2.2 试验概况 |
2.2.1 试件设计及制作 |
2.2.2 加载装置与测点布置 |
2.2.3 加载制度 |
2.3 试验结果与分析 |
2.3.1 宏观破坏形态 |
2.3.2 极限承载力 |
2.3.3 接头变形行为 |
2.3.4 加固部件的应变分布 |
2.4 本章小结 第三章 隧道管片接头负弯矩加固试验与分析 |
3.1 引言 |
3.2 试验概况 |
3.2.1 试件设计及制作 |
3.2.2 加载装置与测点布置 |
3.2.3 加载制度 |
3.3 试验结果与分析 |
3.3.1 宏观破坏形态 |
3.3.2 极限承载力和有效承载力 |
3.3.3 接头变形行为 |
3.3.4 加固部件受力行为 |
3.4 本章小结 第四章 高温后隧道管片接头正弯矩加固试验与分析 |
4.1 引言 |
4.2 试验概况 |
4.2.1 试件设计及制作 |
4.2.2 明火试验装置与测点布置 |
4.2.3 力学试验装置与测点布置 |
4.3 明火试验结果及分析 |
4.3.1 高温损伤形态 |
4.3.2 温度分布 |
4.4 力学试验结果及分析 |
4.4.1 宏观破坏形态 |
4.4.2 极限承载力 |
4.4.3 接头变形行为 |
4.4.4 加固部件受力行为 |
4.5 本章小结 第五章 钢板-混凝土锚粘连接的受剪性能试验与分析 |
5.1 引言 |
5.2 试验概况 |
5.2.1 试件设计及制作 |
5.2.2 加载装置与测点布置 |
5.2.3 加载制度 |
5.3 试验结果与分析 |
5.3.1 宏观破坏形态 |
5.3.2 加载端的力-位移曲线 |
5.3.3 极限承载力 |
5.3.4 荷载分配情况 |
5.3.5 最大局部粘结应力 |
5.4 锚粘连接的力学模型 |
5.4.1 极限承载力预测模型 |
5.4.2 界面粘结应力-滑移模型 |
5.5 本章小结 第六章 盾构隧道环加固的数值计算分析 |
6.1 引言 |
6.2 管片接头加固的计算模型验证 |
6.2.1 计算模型 |
6.2.2 模型验证 |
6.3 隧道环加固的计算分析 |
6.3.1 计算模型 |
6.3.2 钢管混凝土加固与钢板加固的对比 |
6.3.3 影响因素分析 |
6.3.4 局部加固效果 |
6.4 本章小结 结论与展望 参考文献 攻读博士学位期间取得的研究成果 致谢 附件 |
(7)双向地震下消能部件抗震性能研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第一章 绪论 |
1.1 引言 |
1.2 带支撑、支墩消能子结构抗震性能研究 |
1.3 支撑、支墩消能部件抗震性能研究 |
1.4 双向地震作用下结构的反应 |
1.5 本论文研究目的、内容与意义 |
第二章 阻尼器在不同角度加载下力学性能及变形分析 |
2.1 屈服准则 |
2.2 钢管铅阻尼器模型设计 |
2.2.1 钢管铅阻尼器的构造与原理 |
2.2.2 钢管铅阻尼器的有限元模型建立 |
2.2.3 钢管铅阻尼器分析方法验证 |
2.2.4 钢管铅阻尼器模拟结果分析 |
2.3 剪切钢板阻尼器模型设计 |
2.3.1 钢连梁阻尼器的构造与原理 |
2.3.2 钢连梁阻尼器的有限元模型建立 |
2.3.3 钢连梁阻尼器分析方法有效性验证 |
2.4 铅黏弹性阻尼器模型设计 |
2.4.1 铅黏弹性阻尼器的构造与原理、 |
2.4.2 铅黏弹性阻尼器的有限元模型建立 |
2.4.3 铅黏弹性阻尼器分析方法验证 |
2.5 X形软钢铅阻尼器模型设计 |
2.5.1 X形软钢阻尼器的构造及耗能机理 |
2.5.2 X形软钢阻尼器有限元模型建立及模拟有效性的验证 |
2.6 四种阻尼器的加载方式 |
2.7 阻尼器在不同角度加载下的模拟结果 |
2.7.1 力学性能分析 |
2.7.2 变形分析 |
2.8 本章小结 |
第三章 单双向加载作用下消能部件在框架中受力及变形差异分析 |
3.1 空框架的设计及模拟分析方法验证 |
3.1.1 空框架模型设计 |
3.1.2 有限元模型的设计 |
3.1.3 空框架有限元模拟结果 |
3.2 钢管铅阻尼器设计及模型建立 |
3.3 支墩的设计 |
3.3.1 支墩尺寸设计 |
3.3.2 子框架验算 |
3.4 消能子框架的边界条件及加载制度 |
3.4.1 加载边界条件 |
3.4.2 加载制度 |
3.5 消能部件模拟结果分析 |
3.5.1 消能部件变形分析 |
3.5.2 消能部件的内力分析 |
3.6 消能部件ETABS模拟验证 |
3.6.1 消能子框架ETABS模型建立 |
3.6.2 ETABS模型加载制度 |
3.6.3 ETABS结果分析 |
3.7 本章小结 |
第四章 消能部件在单双向加载作用下的结构性能及变形差异研究 |
4.1 钢管铅阻尼器及X形软钢阻尼器的选用 |
4.2 支撑设计及模型建立 |
4.2.1 计算参数 |
4.2.2 支撑截面选用计算 |
4.2.3 水平支撑截面选用及强度验算 |
4.2.4 加劲肋的设置 |
4.2.5 节点板的设置 |
4.2.6 支撑有限元模型的建立 |
4.3 消能部件模型建立 |
4.4 消能部件模拟结果分析 |
4.4.1 消能部件变形分析 |
4.4.2 消能部件力学性能分析 |
4.5 本章小结 |
第五章 支墩平面外承载力验算及支撑平面外稳定性验算 |
5.1 支墩平面外抗弯承载力验算 |
5.1.1 支墩受力分析 |
5.1.2 截面承载力验算 |
5.1.3 支墩平面外承载力提高 |
5.2 支撑平面外稳定性验算 |
5.2.1 支撑受力分析 |
5.2.2 支撑稳定性验算 |
5.2.3 支撑平面外稳定性提高 |
5.3 本章小结 |
第六章 考虑消能部件平面外地震响应的工程设计分析 |
6.1 工程及ETABS模型建立 |
6.1.1 工程概况 |
6.1.2 ETABS模型验证 |
6.1.3 地震波选取 |
6.2 多遇地震时程分析 |
6.2.1 结构初始参数分析 |
6.2.2 结构位移角及层剪力分析 |
6.2.3 阻尼器与支墩出力变形分析 |
6.3 罕遇地震时程分析 |
6.3.1 结构位移角及层剪力分析 |
6.3.2 阻尼器出力变形分析 |
6.3.3 塑性铰发展及柱端弯矩 |
6.4 本章小结 |
第七章 结论与展望 |
7.1 结论 |
7.2 展望 |
参考文献 |
附录 |
致谢 |
(8)铁路新型柱板式高墩抗震性能试验及数值模拟方法研究(论文提纲范文)
摘要 Abstract 1 绪论 |
1.1 选题的背景及意义 |
1.2 震害分析 |
1.2.1 桥梁震害 |
1.2.2 框架剪力墙结构震害 |
1.3 国内外研究现状 |
1.3.1 高墩设计研究 |
1.3.2 高墩桥梁抗震研究 |
1.4 本文主要研究内容 2 新型柱板结构模型试验研究 |
2.1 新型柱板结构构造及特点 |
2.2 模型的设计与制作 |
2.2.1 相似关系 |
2.2.2 模型设计与制作 |
2.3 试验方法 |
2.3.1 加载系统 |
2.3.2 测试系统 |
2.3.3 加载制度 |
2.3.4 测试内容和测点布置 |
2.4 模型破坏机理 |
2.4.1 模型破坏形态 |
2.4.2 破坏机理分析 |
2.5 滞回特性分析 |
2.5.1 滞回曲线 |
2.5.2 耗能系数 |
2.5.3 骨架曲线及延性 |
2.5.4 刚度 |
2.6 试验模型柱、板应力分布特征 |
2.6.1 混凝土主应力计算理论 |
2.6.2 混凝土主应力分析 |
2.6.3 钢筋应变特征分析 |
2.7 小结 3 柱板结构模型实体有限元分析 |
3.1 材料本构关系及有限元模型 |
3.1.1 混凝土模型 |
3.1.2 混凝土损伤模型 |
3.1.3 钢筋材料模型 |
3.1.4 柱板式结构试验模型的建立 |
3.2 模型数值分析结果 |
3.2.1 抗震性能分析 |
3.2.2 破坏特性分析 |
3.3 小结 4 柱板结构模型简化数值分析 |
4.1 柱的弯矩-曲率(M-φ)曲线 |
4.1.1 基本原理 |
4.1.2 材料本构关系 |
4.1.3 柱的M-φ曲线 |
4.2 框架柱非线性数值分析 |
4.2.1 模型建立 |
4.2.2 恢复力模型 |
4.2.3 柱的数值模拟结果 |
4.3 柱板结构简化模型数值分析 |
4.3.1 二元件模型 |
4.3.2 二元件参数计算 |
4.3.3 简化模型数值分析 |
4.4 小结 5 新型柱板式高墩地震反应分析 |
5.1 有限元模型 |
5.2 自振特性分析 |
5.3 多遇地震时程反应分析 |
5.4 多遇地震下的桥墩内力汇总 |
5.5 新型柱板式高墩非线性地震反应分析 |
5.5.1 横桥向地震响应 |
5.5.2 顺桥向地震响应 |
5.6 主墩地震响应对比分析 |
5.7 小结 6 结论与展望 |
6.1 结论 |
6.2 展望 致谢 参考文献 附录A 模型配筋图 附录B 模型加载、破坏及开裂形状图片 附录C 模型骨架曲线及刚度退化曲线 附录D 柱间板混凝土σ_1和σ_3变化过程及钢筋应变—荷载曲线 附表E 新型柱板式高墩地震反应分析结果 攻读学位期间的研究成果 |
(9)剪胀内聚力模型及其在组合构件数值分析中的应用(论文提纲范文)
摘要 |
abstract |
1 概述 |
1.1 内聚力模型的应用与研究现状 |
1.1.1 内聚力模型的概念及其应用 |
1.1.2 张力-位移关系形式 |
1.1.3 开裂面上的摩擦作用 |
1.1.4 卸载-再加载行为 |
1.1.5 界面的剪胀 |
1.2 钢与混凝土界面粘结性能研究的主要进展 |
1.2.1 光圆钢筋与混凝土的粘结 |
1.2.2 钢管与混凝土的粘结 |
1.2.3 型钢与混凝土的粘结 |
1.2.4 研究中存在的问题 |
1.3 本文的主要研究内容 |
2 剪胀内聚力模型的构造方法与有限元实现 |
2.1 引言 |
2.2 张力与不连续位移的表示方法 |
2.3 S?rensen模型 |
2.4 剪胀内聚力模型构造方法 |
2.4.1 界面受拉区张力-位移关系 |
2.4.2 界面受压区张力-位移关系 |
2.4.3 对S?rensen模型的讨论 |
2.5 剪胀内聚力模型实例 |
2.5.1 剪胀函数的选择 |
2.5.2 临界摩擦力 |
2.5.3 分段线性法向张力-位移关系 |
2.5.4 指数函数型法向张力-位移关系 |
2.5.5 分子势能函数型法向张力-位移关系 |
2.6 剪胀内聚力模型的ABAQUS实现 |
2.6.1 法向张力-位移关系表示形式的调整 |
2.6.2 界面受拉区刚度矩阵 |
2.6.3 界面受压区刚度矩阵 |
2.6.4 子程序编写与模型检验 |
2.7 剪胀内聚力模型在模拟MMB试验中的应用 |
2.8 小结 |
3 考虑损伤的脆性及准脆性开裂界面剪胀内聚力模型 |
3.1 引言 |
3.2 单调加载剪胀内聚力模型的能量含义 |
3.2.1 剪胀与Ⅱ型断裂能的联系 |
3.2.2 法向张开位移对切向粘结力的影响 |
3.2.3 界面压力对切向粘结力的影响 |
3.3 脆性及准脆性开裂界面的损伤与张力-位移关系 |
3.3.1 单一开裂模式损伤变量的定义 |
3.3.2 开裂模式间的相互影响 |
3.3.3 粘结力的耦合表示 |
3.3.4 摩擦力的计算 |
3.4 考虑损伤的剪胀内聚力模型实例 |
3.4.1 分段线性张力-位移关系 |
3.4.2 多项式张力-位移关系 |
3.4.3 指数函数张力-位移关系 |
3.4.4 UINTER子程序编写及模型检验 |
3.5 小结 |
4 基于剪胀内聚力模型的钢与混凝土界面模拟 |
4.1 引言 |
4.2 钢与混凝土界面的剪胀 |
4.3 钢板拔出试验有限元分析 |
4.3.1 钢板拔出试验与有限元模型 |
4.3.2 有限元分析结果 |
4.3.3 主要参数变化对计算结果的影响 |
4.4 侧向拉力作用下光圆钢筋拔出试验有限元分析 |
4.4.1 试验数据与有限元模型 |
4.4.2 有限元分析结果 |
4.5 钢管混凝土推出试验有限元分析 |
4.5.1 试验数据与有限元分析结果 |
4.5.2 钢管形状、尺寸对推力-滑移关系的影响 |
4.6 混凝土材料模型的影响 |
4.7 小结 |
5 剪胀内聚力模型在组合构件数值分析中的应用 |
5.1 引言 |
5.2 分析构件的选择与有限元建模 |
5.2.1 中空型钢混凝土柱的技术背景 |
5.2.2 构件设计 |
5.2.3 钢材材料模型 |
5.2.4 方钢管残余应力 |
5.2.5 方钢管几何缺陷 |
5.2.6 混凝土材料模型以及钢与混凝土界面模型 |
5.3 数值计算结果分析 |
5.3.1 构件的破坏特征 |
5.3.2 钢管与混凝土的相互作用 |
5.3.3 轴力-位移曲线 |
5.3.4 中空型钢混凝土柱轴心受压承载力计算公式 |
5.4 小结 |
6 结论与展望 |
6.1 结论 |
6.2 创新点 |
6.3 展望 |
附录 ABAQUS用户子程序UINTER |
A 单调加载分段线性张力-位移关系 |
A.1 参数与变量 |
A.2 计算流程图 |
A.3 子程序代码 |
B 考虑损伤的多项式张力-位移关系 |
B.1 参数与变量 |
B.2 计算流程图 |
B.3 子程序代码 |
致谢 |
参考文献 |
在学期间研究成果 |
(10)Fe掺杂Ni-Mn-Ga坡璃包覆纤维组织结构及其应变回复性能研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第一章 绪论 |
1.1 课题研究的背景及意义 |
1.1.1 形状记忆合金的分类 |
1.1.2 形状记忆合金的特性与基本原理 |
1.1.3 形状记忆合金的应用 |
1.2 Ni-Mn-Ga基铁磁性形状记忆合金的研究现状 |
1.2.1 Ni-Mn-Ga基形状记忆合金的晶体结构和马氏体相变 |
1.2.2 Ni-Mn-Ga基形状记忆合金的性能 |
1.2.3 Ni-Mn-Ga基形状记忆合金的多晶小尺寸研究 |
1.3 金属纤维的制备方法 |
1.3.1 固态拉拔法 |
1.3.2 旋转水纺法 |
1.3.3 熔体抽拉法 |
1.3.4 玻璃包覆法 |
1.4 本文主要研究内容 |
第二章 试验材料及试验方法 |
2.1 试验材料 |
2.1.1 合金成分 |
2.1.2 纤维的制备 |
2.2 纤维的热处理 |
2.3 样品的组织结构与性能测试 |
2.3.1 微观组织结构与物相分析 |
2.3.2 相变行为分析 |
2.3.3 力学性能测试 |
第三章 Ni-Mn-Ga基纤维的微观组织结构与相变 |
3.1 引言 |
3.2 制备态纤维及成分分析 |
3.3 纤维的显微组织与相结构 |
3.3.1 不同制备工艺条件对纤维组织与相结构的影响 |
3.3.2 掺杂Fe对Ni-Mn-Ga基合金纤维相结构的影响 |
3.4 纤维马氏体相变行为 |
3.5 纤维的室温拉伸力学行为及断口分析 |
3.6 本章小结 |
第四章 Ni-Mn-Ga基纤维的应变回复性能 |
4.1 引言 |
4.2 不同Fe掺杂量对Ni-Mn-Ga基合金纤维应变回复性能的影响 |
4.2.1 Ni_(54.06)Mn_(17.19)Ga_(28.75)纤维的应变回复性能 |
4.2.2 Ni_(55.07)Mn_(15.76)Ga_(23.40)Fe_(5.77)纤维的应变回复性能 |
4.2.3 Ni_(55.45)Mn_(16.08)Ga_(21.69)Fe_(6.78)纤维的应变回复性能 |
4.3 退火对Ni-Mn-Ga-Fe合金纤维应变回复性能的影响 |
4.4 影响Ni-Mn-Ga基合金纤维性能的因素讨论 |
4.5 本章小结 |
结论 |
参考文献 |
致谢 |
个人简历 |
四、形状记忆合金受弯杆横截面上的应力分布(论文参考文献)
- [1]梁中性轴的若干研究进展[J]. 张浩淼,任九生,张能辉. 力学与实践, 2021
- [2]形状记忆合金螺栓的有限元建模与力学性能研究[D]. 李智. 西安电子科技大学, 2020
- [3]基于LC谐振的预应力结构钢绞线应力检测研究[D]. 唐伟. 重庆交通大学, 2020(01)
- [4]剪切型装配式软钢阻尼器的性能研究与优化设计[D]. 张昊天. 昆明理工大学, 2020(05)
- [5]折纸型屈曲控制支撑的变形和滞回耗能能力研究[D]. 柳杨青. 东南大学, 2019
- [6]基于钢管混凝土部件的盾构隧道加固试验与分析[D]. 罗跃春. 华南理工大学, 2019(06)
- [7]双向地震下消能部件抗震性能研究[D]. 李信昌. 广州大学, 2019(01)
- [8]铁路新型柱板式高墩抗震性能试验及数值模拟方法研究[D]. 李子奇. 兰州交通大学, 2019(03)
- [9]剪胀内聚力模型及其在组合构件数值分析中的应用[D]. 郭生栋. 西安建筑科技大学, 2018(06)
- [10]Fe掺杂Ni-Mn-Ga坡璃包覆纤维组织结构及其应变回复性能研究[D]. 龙前生. 浙江大学, 2018(12)