2024, 52(1):49-58.DOI: 10.11908/j.issn.0253-374x.22487
摘要:研究了支管受压的Q460、Q690、Q960高强钢圆管X形节点的静力性能。采用经试验数据验证的有限元模型进行节点有限元参数分析,研究高强钢牌号、支管与主管外径之比(β)、主管外径与其管壁厚度之比(2γ)、主管轴向应力比(n)对节点性能的影响;与有限元参数分析和文献中试验结果对比,评价我国钢结构设计标准计算公式的适用性。结果表明,节点发生主管塑性破坏,节点承载力多由主管局部变形限值(3%主管外径)确定;多数情况下钢结构设计标准计算公式高估了高强钢圆管X形节点的承载力;主管受到压力或较大拉力时均会降低节点承载力。最后,针对不同钢材牌号的圆管X形节点给出了建议的2γ范围。基于主管塑性破坏,提出了考虑高强钢屈服强度、主管拉压效应的圆管X形节点承载力计算公式。
2024, 52(3):398-406.DOI: 10.11908/j.issn.0253-374x.22348
摘要:面向可拆卸装配式水泥路面,提出了一种夹环连接式传力杆接缝,在阐述其特征和基本参数的基础上,选取挠度传荷系数和弯沉差作为指标,使用有限元方法分析了下开口槽、传力杆、夹环构件等参数对夹环连接式传力杆接缝传荷能力的影响,同时分析了夹环连接式传力杆接缝的构件及界面应力的变化规律,得到了合理的接缝参数;此外,通过室内足尺试验评价了夹环连接式传力杆接缝的传荷性能。结果表明,提出的夹环连接式传力杆接缝的传荷能力满足要求,具有一定的工程应用价值。
2024, 52(12):1919-1928.DOI: 10.11908/j.issn.0253-374x.23209
摘要:为解决虚拟轨道列车试行过程中车站及十字路口处路面损伤严重的问题,考虑车辆?轮胎?路面的相互作用,通过构建虚拟轨道列车动力学模型获取动态轮胎力,采用Abaqus有限元软件建立了花纹轮胎和黏弹性沥青路面模型,根据任意拉格朗日?欧拉(ALE)法分析比较了匀速、制动工况下轮胎与路面的接触应力特征,并研究了滑移率和载荷对制动工况接触应力的影响。结果表明:制动时的纵向应力是造成道路破坏的主要原因,滑移率和载荷对制动时的接触应力有显著的影响。制动工况下最大纵向应力比匀速工况增大约979 kPa;当滑移率从0.02增大到0.06时,最大纵向应力增大约99.8 %;当载荷从40 kN增大到50 kN时,轮胎边缘最大纵向应力增大约98.8 %。因此,在列车运行时应尽量避免制动,同时列车载荷应处于合理的区间内。
2022, 50(5):642-651.DOI: 10.11908/j.issn.0253-374x.21226
摘要:设计了6根Q460和Q500高性能钢梁试件,并进行了受弯整体稳定性试验。考虑试件的初始缺陷,采用Abaqus软件建立有限元模型并对试验过程进行模拟,最后将试验结果和有限元模拟结果与《钢结构设计标准》(GB 50017―2017)、《公路钢结构桥梁设计规范》(JTG D64―2015)中的相关内容进行对比,以校验上述规范对高性能钢梁的适用性。结果表明:荷载?位移曲线的数值模拟结果与试验结果吻合较好;《钢结构设计标准》(GB 50017―2017)和《公路钢结构桥梁设计规范》(JTG D64―2015)对Q460和Q500高性能钢梁整体稳定性计算的适用性较强。
2022, 50(5):667-677.DOI: 10.11908/j.issn.0253-374x.21256
摘要:进行4个单钉和2个群钉疲劳推出试验,将短焊钉疲劳寿命与国内外规范中的焊钉S?N曲线进行比较,并结合塑性损伤有限元模型展开分析。结果表明:短焊钉疲劳破坏表现为根部剪断和周围超高性能混凝土(UHPC)局部压溃;集群化短焊钉疲劳寿命较单钉减少26.9%,在疲劳加载过程中抗剪刚度退化显著快于单钉,当加载次数达到疲劳寿命的12.0%附近时,抗剪刚度比减小至16%左右;AASHTO规范有较大的安全储备,相比之下日本规范(JSCE)与试验结果最为接近,安全富余较少。此外,疲劳荷载下集群化短焊钉根部循环应变幅大于单钉,而且周边UHPC的塑性损伤累积分布更大。
2021, 49(1):8-19.DOI: 10.11908/j.issn.0253-374x.20314
摘要:提出了一种装配式自复位屈曲约束支撑(ASC-BRB),对其基本构造、受力机理和滞回性能进行了理论分析,建立了ASC-BRB的有限元模型,进一步分析了ASC-BRB的滞回性能,并研究了关键构造参数对其滞回性能的影响规律。结果表明,理论恢复力模型能够有效描述ASC-BRB的滞回特征,理论结果与有限元结果整体吻合较好。碟簧组合压并后,支撑刚度显著增大,能够防止强震下结构层间变形的快速增加,减小层间变形集中效应。进行ASC-BRB设计时,各关键构造参数需合理匹配,使得ASC-BRB具有良好的变形能力、耗能能力和复位能力,并可以有效减小结构在强震下的层间变形集中效应。
2021, 49(8):1079-1087.DOI: 10.11908/j.issn.0253-374x.21168
摘要:为了研究橡胶?焊钉组合连接件力学性能及其对组合梁受力性能的影响,设计制作了5组15个推出试件,通过静力加载试验测试了橡胶?焊钉组合连接件的受力性能,并采用有限元模型针对组合焊钉连接件对于组合梁受力性能的影响进行了分析。试验及有限元分析结果表明:组合焊钉连接件在不改变推出试件承载能力的情况下有效减小了试件的抗剪刚度,且橡胶?焊钉组合连接件对连续组合梁挠度以及钢梁应力的影响很小,但对中支点位置的混凝土应力降低作用明显。对于布置直径为22和19 mm焊钉的组合梁桥,采用组合连接件后组合梁负弯矩区混凝土应力降低比例可达26 %以及13 %。针对刚度变化位置产生较大的应力突变问题,在正弯矩区与负弯矩区的交接部分设置2 m的过渡区域能够使应力突变大小减小30 %,有效改善了变刚度区域应力突变的现象。
2020, 48(4):602-609.DOI: 10.11908/j.issn.0253-374x.19252
摘要:针对圆锥嵌套式Wolter?I型X射线聚焦望远镜镜片装配过程,基于Abaqus有限元软件建立了三维自适应一体化建模和仿真算法流程。利用Python语言结合Abaqus脚本接口进行二次开发,提出自适应建模仿真算法,并可精确获取不同工况下镜片的应力分布、面形偏差分布等结果。同时,在此基础上进行图形用户界面(GUI)二次开发,形成了可操作性更好的插件,大大提高了仿真效率和精度,节约了实验和人工成本。仿真结果给出了理想的镜片厚度及最佳装配载荷,并给出了更合理的面形偏差的评估方法,为光路分析以及指导实际装配过程提供了重要的理论依据。
2020, 48(7):990-997.DOI: 10.11908/j.issn.0253-374x.19499
摘要:针对组合桥面板受力特点,采用一种宽口U肋,设计制作了1个足尺试件,通过疲劳加载试验检验U肋螺栓接头的受力性能,并通过有限元模型对接头受力进行了分析。试验结果显示,开裂源于母板栓孔边缘并最终裂透至手孔。有限元分析表明,母板的头排栓孔附近,距孔边缘约1/3孔径处应力集中明显,集中系数约为2.5;手孔形状、拼接板厚度及栓孔大小对母板栓孔应力集中影响很小;相较8 mm厚U肋的组合板或常规钢桥面板,该组合板的接头母板栓孔受力要大许多,但其疲劳强度也满足规范要求。
2020, 48(10):1425-1432.DOI: 10.11908/j.issn.0253-374x.20126
摘要:为了研究组合桥面板中球扁钢加劲肋的高强螺栓接头的力学性能,设计制作了2个采用双面对称拼接板螺栓接头的组合板试件,通过疲劳和静力加载试验测试了螺栓接头的受力性能,并采用有限元模型对接头进行受力分析。试验及有限元结果表明:该种螺栓接头抗疲劳性能良好,正常使用状态下螺栓拼板连接效果受试验疲劳加载的影响很小;受球扁钢非对称截面特点的影响,螺栓拼板接头呈非对称弯曲,球头一侧的拼接板中间底部受力可比基于平面弯曲计算的应力值高出55%,值得在设计接头时注意;组合桥面板螺栓接头处截面的极限承载力由混凝土压溃控制,螺栓出现滑动后的承载力尚有相当的富余。