几种开口薄壁杆在弯曲时的翘曲正应力和附加挠度

工程上常见的Z形,园弧形等开口薄壁哉面杆在平面弯曲时,因剪切使截面翘曲而产生的正应力,当杆为细长杆时其翘曲正应力与弯曲正应力相比较小,可不计;但当杆不太长时,通过下面计算将会看到其翘曲正应力占的比重较大,应当考虑其影响。这里用材料力学的一般方法,给出其正应力及附加挠度的计算公式     

双肢墙连续化位移法分析水平荷载作用

本文将连梁简化为连续肢片,并考虑变形由剪切效应和弯曲效应两部分组成。其中,弯曲效应又分为服从平截面假设的纯弯曲和由连梁剪切弯曲而引起的翘曲;而剪切效应仅考虑墙肢各层段的局部剪切弯曲,不包含连梁的剪切弯曲。同时,考虑连梁的反弯点出现在中点。按此,用最小势能原理导出了受侧向水平荷载作用下双肢墙的连续化位移法控制微分方程。本文假设翘曲位移函数按各墙肢的形心坐标在各自墙肢截面上均布,而保持墙肢轴力与其静面矩成比例的关系。该控制微分方程求解简便。算出过孔口中心横截面上的正应力后,就可按平衡关系算出各杆的剪力。本法对双肢墙有很好的精度。     

变截面楔形工字钢简支构件的平面外弹性稳定计算

本文针对腹板的高度线性渐变的变截面工字钢简支构件,进行了平面外弹性失稳临界荷载的研制。以往的公式＾［１,２］采用将楔杆等效为以小端截面作为等直杆的截面,将渐变的影响计入计算长度系数的方法;本文提出了楔杆的等效截面特性概念,而将计算长度系数保持不变。先分别研究了轴心受压、偏心受压及只受端弯矩作用受力条件下楔杆的平面外稳定,进而得出在受轴力及端弯矩联合作用下楔杆的平面外稳定临界荷载的相关公式,以有限单     

考虑橫向剪切变形影响非均匀变截面梁的弯曲问题

本文采用提出的阶梯折算法,求出了非均匀截面梁考虑横向剪切变形影响的弯曲问题,求得在任意荷载、一般边界条件下的通解.无论阶梯的个数为多少,问题最后归结为解一个二元的代数线性方程组.本文最后通过实例说明了对于非均匀变截面梁的弯曲问趣在剪力静定的情况下,分解刚度法是一种精确解法.     

考虑压-弯-扭耦合作用的开口截面杆件非线性静力模型

针对温室结构中檩条受力变形复杂且失稳现象严重的问题,对温室结构中开口截面檩条的力学性能进行研究。鉴于其受力变形的复杂性,将其按压弯扭杆件进行分析,综合考虑压-弯-扭耦合作用、约束翘曲、剪切变形因素,阐明二阶内力产生原理并建立杆件微段隔离体平衡方程;结合物理方程与几何方程,推导出关于扭转角和挠度的位移控制方程,进而获得压-弯-扭耦合作用下杆件位移及内力的几何非线性计算模型,同时给出其计算步骤。计算了开口截面杆件在集中扭矩、分布扭矩、压扭、弯扭、压弯扭5种荷载工况作用下的位移、变形及内力,并与理论解析解进行对比与分析,验证了计算模型的适用性及精确性。结果表明:本研究得到的非线性静力模型可用于温室结构中开口截面檩条在任意荷载工况组合条件下的位移、变形及内力计算。     

材料力学中的类比法及其应用

直接查阅材料力学手册中图表,对我们计算提供了迅速而方便的条件。有时我们也可以扩展这些图表的用处,对于应力、变形的一系列问题可借助类比法,通过其它杆的变形形式简便求得。材料力学中的类比法是建立在微分方程同一性的基础上的,即在轴向拉伸(压缩)时,求轴向力和轴向位移;扭转时求角变形和角位移;剪切时求角变形和剪切线位移;弯曲时求广义剪力、弯距、转角和挠度等问题的微分方程的同一性基础上,建立起来的类比法。材料力学中的共轭梁法就是一种类比法。求梁任一截面的转角、挠度可利用材料力学手册中剪力、弯矩图求之,既方便又直观。     

活性粉末混凝土(RPC)预应力叠合梁受弯性能研究

为研究活性粉末混凝土(RPC)材料的结构性能，设计了三根活性粉末混凝土无粘结预应力叠合梁，对其受弯性能进行了研究，得到了关于截面应变分布、钢绞线应力增量、中点挠度等有效的试验数据以及试验梁的裂缝分布和破坏特征．试验结果表明，RPC叠合梁的截面应变符合平截面假定；裂缝分布仍然具有明显的纯无粘结预应力梁的裂缝分布特征；荷载-挠度曲线为两直线段形状，且有效预应力越大，试验梁延性越差，破坏时挠度越小，荷载-预应力增量曲线形状与荷载-挠度曲线形状相似，呈两直线段．文中还建立了试验梁的开裂弯矩和刚度计算公式，理论计算结果与试验结果吻合良好．     

薄壁梁端部力的近似等效问题

利用折析壳有限元方法了薄壁截面杆件受横向荷载作用时膜应力的大小和分布规律。认为对薄壁杆伯上端部力的近似等效原则为合力，合力矩都给定，则离杆端远处的应力就其本确定。     

基于部分交互作用理论的钢-混凝土组合梁弹性挠度分析

为分析钢-混凝土组合梁界面滑移对组合梁变形的影响,基于Euler-Bernoulli梁弹性弯曲理论和钢-混凝土组合梁部分交互作用理论,建立了钢-混凝土组合梁受力时截面内力、界面滑移和弯曲变形控制微分方程;得出了组合梁界面滑移、截面内力和弯曲挠度的一般方程,给出了各种工况下考虑界面滑移时的组合梁挠度方程和跨中挠度系数,并与其他模型进行对比验证。结果表明:本研究得到的组合梁跨中挠度方程与现有模型相比在理论上更为严密,所得结果更为安全。     

挑梁下R.C.构造柱受力性能的研究

利用ANSYS有限元软件对27个结构模型进行了线弹性分析,得出单层任意荷载作用下带挑梁R.C.构造柱截面竖向轴力计算公式,并推导出多层任意荷载作用下带挑梁R.C.构造柱的截面竖向轴力计算公式。通过与有限元计算值对比,该公式是可行的、偏于安全的。     

火灾后预应力混凝土连续板力学性能试验与分析

完成了7块火灾后两跨无黏结预应力混凝土单向连续板受力性能试验.基于试验结果,拟合出火灾后预应力混凝土连续板中无黏结筋剩余应力、极限应力的计算公式,提出了火灾后预应力混凝土连续板正截面承载力计算公式.根据火灾下温度场分布沿板厚方向将截面分条带,引入火灾后钢筋、混凝土本构关系,基于截面轴力、弯矩平衡,获得了火灾下预应力混凝土板任意截面的弯矩-曲率关系全曲线.基于支座变形协调方程,可用割线刚度法对支座反力进行迭代求解,计算板在外荷载(曲率荷载)与支座反力共同作用下的弯矩、挠度和支座位移,进而对截面曲率积分可求得连续板的变形.试验结果表明:初始有效应力越高、受火时间越长,火灾后连续板预应力钢丝应力损失越严重;保护层厚度越小、受火时间越长、荷载水平越大,火灾后板跨中截面承载力降低幅度越大;受火时间越长、荷载水平越大,板中支座截面承载力降低幅度越大.     

考虑脉动风速的平面刚架日光温室结构动力响应规律

日光温室骨架结构属轻型结构,跨度较大,对风荷载较为敏感。为解决风荷载作用下日光温室的动力响应问题,确定骨架结构危险截面的位置,基于Timoshenko梁理论,提出平面刚架模型的日光温室在风荷载作用下的动力响应分析的被研究块体方法。首先根据Timoshenko梁微元体思想,设计被研究块体的构成方式;基于Timoshenko梁理论,推导出平面刚架模型的日光温室钢骨架结构的控制方程,给出了算法的实现过程。然后采用两端自由的变截面梁的弯曲波传播算例,验证方法的有效性。在数值模拟风速、实测风速作用下分别对平面刚架模型的日光温室骨架结构动力响应进行时程分析,得到钢骨架的节点位移和截面应力空间最大值的位置。结果表明:位移的2次峰值分别在迎风面高度1和3m附近,钢骨架中最危险的截面为温室左端附近,应力最大值为321MPa,弯曲应力是引起应力迅速增加的主要原因。脉动风荷载作用的节点位移和截面应力明显大于平均风荷载作用的相应值。日光温室钢骨架结构的动力响应分析需要考虑脉动风荷载的作用,且不能忽略弯曲应力对截面内力的影响。     

CFRP加固桥梁RC短柱远程协同拟动力实验

针对已建的不能满足现有抗震规范设计要求的桥梁圆截面钢筋混凝土短柱,通过FRP加固后并在恒定轴力作用下,利用NetSLab实验平台进行国内首次整桥的远程协同拟动力实验.分析了2根CFRP加固剪切柱在地震荷载作用下的破坏现象、延性及耗能等.结果表明:CFRP加固不仅阻止了短柱的脆性剪切破坏,而且使破坏模式转化为延性弯曲破坏,使构件具有了稳定的滞回性能及耗能能力,有效地改善了短柱的抗震性能.     

基于线性互补算法的叠梁接触规律研究

确定叠梁层间发生接触的区间及接触力分布规律是叠梁计算的关键.为克服以往解析解答得到的结论不合实际的现象，将叠梁接触问题构造为线性互补问题，并给出其一般求解过程.为验证该法的合理性，以梁与刚体接触问题的Timoshenko解答与胡海昌解答为例进行对比分析.在此基础上，对典型荷载作用下的叠梁接触问题进行了计算，并对其影响因素进行了深入研究.最后得到如下主要结论：刚度比、荷载作用形式以及剪切挠度对叠梁层间接触规律影响均非常明显；考虑剪切变形影响时，叠梁接触力由集中力变为分布力；集中力作用下，叠梁接触趋于点接触，均布力作用下，叠梁接触趋于线接触；上下梁刚度相等是叠梁接触力分布规律的一个转折点，不同的上下梁刚度比会得到不同的接触规律.     

梁、连续梁、刚架静力及影响线的新解法

本文从广义梁微分方程出发,推导三次样条梁函数。利用广义函数δ函数及σ函数,该函数适合在集中荷载、集中弯矩及突变截面梁等情况的积分,可以写出求解梁、连续梁的静力及影响线的统一公式。利用杆两端的初参数,写成杆的角变位移方程式,解决刚架在任意荷载作用下的静力分析。文内所介绍的方法,都属于精确法。     

压弯组合中的变形问题

大多数材料力学教科书在涉及压弯组合的强度计算时,一般忽略轴向压力对最大弯矩和最大挠度的影响。对于弯曲刚度较大而轴力较小的杆件,这种忽略是允许的,但当弯曲刚度较小而轴力较大时,则必须考虑轴力对弯矩和挠度的影响。从分析挠曲线近似微分方程,认为轴向压力与工程可容许的误差一般小于或等于5%时,可忽略其对最大弯矩和最大挠度的影响。     

水泥混凝土轴心受压应变的分布曲线

对3组共9个水泥混凝土棱柱体试件(150mm×150mm×300mm)进行逐级加载试验,研究水泥混凝土棱柱体试件轴心受压时接近试验机压头位置以及其他各截面纵向应变的分布状况,得到不同荷载作用下的各截面应变分布曲线.分析水泥混凝土棱柱体试件不同位置在荷载逐渐加大情况下的应变分布规律,进而得到应变分布曲线方程.     

压弯荷载下悬臂箱梁剪滞效应的三杆比拟法

导出了压弯荷载共同作用下箱梁剪力滞效应的三杆比拟法控制方程,并给出了边界条件;导出了悬臂梁在竖向均布荷载、竖向集中荷载与轴向力共同作用下,考虑剪力滞效应的正应力计算公式,建立了悬臂梁在竖向均布荷载及竖向集中荷载作用下的考虑剪力滞效应的正应力计算与在竖向均布荷载及竖向集中荷载与轴向力共同作用下的考虑剪力滞效应的正应力计算的统一公式,并用算例说明了其有效性。     

配筋率及截面尺寸对简支矩形截面钢筋混凝土梁抗爆性能的影响

利用LS-DYNA软件建立了长度为3 m、截面尺寸200 mm×500 mm的简支混凝土梁有限元模型;在跨中梁顶上方布置药量W=10 kg与W=20 kg的2种TNT炸药;分别采用梁整体分析、梁钢筋应力分析、混凝土破坏及塑性变形分析3种分析方法研究了配筋率对爆炸荷载作用下梁抗爆性能的影响。然后,在药量W=20 kg的条件下,保持最大配筋率不变,研究了截面宽度与截面高度的改变对梁抗爆性能的影响。研究发现:(1)与增加纵筋配筋率相比,增加箍筋配筋率能更有效地提高梁的抗爆性能。(2)增加梁截面宽度不利于提高梁抗爆性能。(3)增加梁截面高度能减小梁跨中截面挠度、缩短振动周期、增加梁整体刚度,从而有效地提高梁的抗爆性能。(4)跨中截面梁底纵筋最大应力小于钢筋屈服强度(fy=400 MPa),支座处箍筋应力超过钢筋屈服强度。(5)"提高箍筋配筋率+增加梁截面高度"为提高矩形截面梁抗爆性能的最优组合模式。     

集中荷载下钢木组合梁试验研究及有限元分析

  目的  用钢材替代工字型木梁的腹板部分以解决纯木梁腹板易剪切破坏、抗弯刚度低的问题,有助于减小构件尺寸,增加其在大跨度建筑中的应用。  方法  在H型钢上下翼缘各覆一层木材并使用螺栓连接制备组合梁。对11根组合梁开展三点弯曲试验,研究螺栓间距、剪跨比对组合梁破坏模式、刚度和承载力的影响。通过4个推出试验研究钢木界面滑移对组合梁性能的影响。  结果  钢木组合梁的抗弯刚度比相同截面尺寸的矩形木梁提高了201%;H型钢在集中荷载作用下易发生上翼缘的局部屈曲,剪跨比为2时,试件出现脆性破坏特征,破坏始于上层木材,随着剪跨比增大,试件由脆性破坏转变为延性破坏,木材最先破坏位置由上层木材转变为下层木材;剪跨比增大时,组合梁抗弯刚度减小,延性系数增大,峰值荷载下降了15%以上;螺栓间距增大时,组合梁抗弯刚度增大,延性系数减小,峰值荷载上升了15%以上。考虑钢木界面滑移的屈服承载力和跨中挠度的计算公式具有较高的准确性,所得计算值与试验值误差基本在10%以内;由材性试验获取材性参数,在此基础上使用ABAQUS软件建立考虑钢木界面滑移的有限元模型,模拟结果较为准确,组合梁抗弯刚度和屈服荷载的模拟值与试验值误差基本在10%以内。  结论  钢材用作腹板部分可以显著提高梁的抗弯刚度,并防止腹板剪切破坏;考虑界面滑移后,组合梁抗弯性能的理论计算和有限元模拟结果均较为准确。