椭圆钢管T型节点应力集中系数分析

为预测椭圆管节点的疲劳性能,优化节点构造设计,以椭圆钢管T型节点为切入点,采用数值模拟方法分析了长轴-长轴、长轴-短轴、短轴-短轴3种可能的连接形式在支管轴拉、面内弯曲和面外弯曲作用下节点的热点应力位置和应力集中系数,同时分析了管壁厚度对应力集中系数的影响。结果表明：进行椭圆钢管节点热点应力试验测点应重点布置于鞍部;在支管轴拉、面内弯曲和面外弯曲作用下,管壁厚度越小,应力集中系数越大;从节点的抗疲劳性能和经济性出发,面外受弯时,建议椭圆钢管节点构造设计以长轴-长轴为主,轴拉和面内受弯时,建议以短轴-短轴为主。     

高强钢对接接头焊趾应力集中系数有限元分析

基于热弹-塑性理论,建立了RQT701高强钢对接接头焊接残余应力有限元分析模型,在此基础上计算了其焊接残余应力,并与实测值进行了比较。同时讨论了焊缝几何参数对对接接头焊趾处应力集中系数(SCF)的影响。研究结果表明:RQT701高强钢对接接头中残余应力对应力集中系数的影响较大,尤其是在低应力情况下受应力水平变动影响较大;减小焊趾倾角,增大过渡圆弧半径,可以减缓焊趾处截面形状的变化,显著改善接头焊趾处的应力集中;随着板厚的增加应力集中系数随之增大。     

PBL加劲型矩形钢管混凝土受拉节点热点应力集中系数计算方法

考虑了PBL加劲型矩形钢管混凝土支管受拉节点支主管宽度比与厚度比和主管宽厚比,建立了热点应力集中系数有限元模型,计算了支主管节点热点应力集中系数;基于最小二乘法对计算结果进行拟合,给出不同几何参数下节点热点应力集中系数计算公式,对比了矩形钢管节点和PBL加劲型矩形钢管混凝土节点应力集中系数和荷载幅。计算结果表明:采用有限元模型计算的热点应力集中系数曲线与静力试验曲线基本一致,支主管交汇处各位置热点应力集中系数有限元计算结果与CIDECT规范公式计算结果平均比值分别为1.006、1.007、1.013、1.015和0.987,两者差值小于15%,因此,有限元模型可靠;PBL加劲型矩形钢管混凝土支管受拉节点热点应力集中系数变化规律基本一致,随支主管宽度比呈抛物线变化,在0.6~0.8之间达到最大值,随主管宽厚比和支主管厚度比增大而增大,与CIDECT规范中矩形钢管节点计算结果一致;拟合得到的PBL加劲型矩形钢管混凝土节点热点应力集中系数公式计算结果与有限元计算结果的平均比值为1.011,均方差为0.222,变异系数为0.219,说明了拟合公式准确;采用应力集中系数计算公式,将PBL加劲型矩形钢管混凝土节点与矩形钢管节点进行对比,PBL加劲型矩形钢管混凝土节点支管热点应力集中系数下降了68%以上,主管热点应力集中系数下降了61%以上,在2.0×106循环次数作用下,容许荷载幅提高到3倍以上。     

对接接头工作应力分布及其应力集中系数的研究

通过数值模拟软件ANSYS分析对接接头的工作应力分布，找出了对接接头的几何参数对应力集中系数的影响．为合理地选择焊接接头截面形状和尺寸，提高焊接结构的使用寿命和安全稳定性以及焊接结构的设计和制造提供了一定的理论依据。     

钢管混凝土KK型节点疲劳性能试验

为研究钢管混凝土KK(CFST-KK)型节点疲劳性能,开展了CFST-KK型节点模型疲劳试验,分析了CFST-KK型节点热点应力分布规律和疲劳性能演化过程;建立了CFST-KK型节点实体有限元模型,结合试验和有限元结果,分析了CFST-KK型节点与钢管混凝土K(CFST-K)型节点疲劳性能的差异性;研究了不同参数对KK型节点疲劳性能影响,探讨了适用于CFST-KK型节点疲劳寿命的评价方法。研究结果表明：采用二次外推方式计算的CFST-KK型节点,最大热点应力位于受拉支管相贯焊缝的主管侧冠点偏外鞍点15°处;计算CFST-KK型节点应力集中系数时,支管名义应力可仅考虑轴力和面内弯矩的影响而不考虑面外弯矩的影响,其应力集中系数为6.36,比CFST-K型节点大80.2%;CFST-KK型节点的疲劳裂纹萌生于最大热点应力处,在反复加载过程中裂纹沿焊趾根部向两侧与主管壁厚方向延伸,裂纹向外鞍点扩展的速度要略快于向内鞍点扩展的速度,停止反复加载后裂纹并未贯穿主管管壁;受支管面外弯矩与支管间空间效应的影响,CFST-KK型节点的抗疲劳性能与CFST-K型节点有明显差异;主管内填混凝土能提升CFST...     

海洋平台KK型管节点的疲劳性能试验研究

以某自升式海洋平台为研究对象,进行了空间KK型管节点在轴力作用下的疲劳性能的试验研究.通过对管节点模型的试验测试,得到了KK节点在轴力作用下沿着焊缝周围的热应力区内的热点应力分布及节点的应力集中系数,并采用S-N曲线法对KK型管节点的疲劳寿命进行估算.通过对比分析,指出了试验方法与规范计算方法在管节点疲劳性能分析上的差异性.     

缓和开孔矩形薄板应力集中方法的弹性分析

通过对复合材料开孔板孔边的应力-应变分析,提出了一种可行性的方法求解应力集中系数,并通过计算得到应力集中现象的应力分布规律.应力数据由弹性理论求出,得到在一定范围内表示孔边应力集中系数的近似表述式.通过与ANSYS7.0求出的结果比较证明了该式的可行性和精确度.     

钢框架梁柱端板连接腹板开孔型节点的受力特性

对梁柱端板连接标准型和腹板开孔型节点进行了非线性有限元分析,研究了腹板开孔参数对节点区应力分布、屈服时应力应变发展变化及节点的弹性极限承载力的影响,对不同开孔尺寸节点的力学性能进行了分析比较,探讨了端板厚度、螺栓、开孔参数对端板上应力分布的影响．结果表明,梁柱端板连接腹板开孔型节点的细部构造对其受力影响较大,采用合理的细部构造形式有利于降低应力集中．改善节点的应力分布,使之受力均匀合理．     

拉-剪应力场下全熔透十字型焊接节点疲劳寿命评估

为研究全熔透十字型焊接节点在拉-剪应力场反复作用下的疲劳损伤累积规律及疲劳寿命预测方法,选择不同倾角(0°、15°、30°、45°)全熔透承载焊缝十字形焊接节点,构建不同比例的拉-剪应力场.利用ANSYS建立有限元模型,对不同倾角下全熔透十字形焊接节点的应力分布状态及应力集中系数进行比较分析.完成4组12个比例加载时正应力和剪应力共同作用下的焊接节点疲劳试验.基于名义应力分别采用等效应力法、相互作用方程法和双参数临界面法,对全熔透十字形焊接节点疲劳寿命进行评估,并与试验结果进行对比分析.研究结果表明,应力比大于0.5时,按国际焊接学会方法及Eurocode方法得到的疲劳寿命偏大,主拉应力法得到的疲劳寿命仅为试验结果的1/3,双参数临界面法和等效应力法得到的疲劳寿命与疲劳实验结果吻合较好.     

异种材料填充开圆孔矩形薄板应力集中的弹性分析

通过对孔内填充异种材料矩形板的应力—应变分析,导出了求解应力集中系数的精确公式,并根据该问题的特点和材料弹性常数变化对应力集中现象影响的规律,给出了应力集中系数计算的简化公式.通过与有限元结果的比较证明了本文精确公式与简化公式的精度和可靠性.     

Mechanical properties of asphalt pavement structure in highway tunnel

A linear full 3D finite element method （FEM） was performed in order to present the key design parameters of highway tunnel asphalt pavement under double-wheel load on rectangular loaded area considering horizontal contact stress induced by the acceleration/deceleration of vehicles. The key design parameters are the maximum horizontal tensile stresses at the surface of the asphalt layer, the maximum horizontal tensile stresses at the bottom of the asphalt layer and the maximum vertical shear stresses at the surface of the asphalt layer were calculated. The influencing factors such as double-wheel weight; asphalt layer thickness; base course stiffness modulus and thickness; and the contact conditions among the structure layers on these key design parameters were also examined separately to propose construction procedures of highway tunnel asphalt pavement.     

Correction Method for Calculating Critical Plane Position of Geometric Discontinuity Steel Structure Under Multiaxial Loading

Critical plane method is one of the most promising approaches to predict the fatigue life when the structure is subjected to the multiaxial loading. The stress-strain status and the critical plane position for smooth specimens are calculated using theoretical approaches when the loading mode is a continuous function. However,because of the existence of stress concentration and the characteristic of multiaxial non-proportion, it is difficult to calculate the stress-strain status and the critical plane position of geometric discontinuity structure by theory method. In this paper, a new numerical simulation method is proposed to determine the critical plane of geometric discontinuity structure under multiaxial loading. Firstly, the strain status of dangerous point is analyzed by finite element method. Secondly, the maximum shear strain amplitude of arbitrary plane is calculated using coordinate transformation principle. Finally, the plane which has the maximum shear strain amplitude is defined as the critical plane. The critical plane positions are analyzed when loading mode and notch parameters are different.Meanwhile, the relationship between notch depth and associated parameters on critical plane as well as that between loading amplitude and associated parameters on critical plane are given quantitatively.     

沥青层底裂缝几何函数和权函数分析

为了更好分析沥青路面的裂缝开裂问题，以裂缝面受均匀拉应力为参考荷载，利用有限元方法计算出不同沥青层底裂缝长度的应力强度因子，从而得到不同裂缝长度的离散几何函数值，再根据这些离散几何函数值，为沥青层底裂缝拟合出了3个几何函数F(a/b）。并利用另外两种荷载对这3个几何函分别进行了检验，用3个数根据汉函数理论计算出的应力强度因子和有限元计算出的应力强度因子在所有计算范围内都吻合得很好。利用这几何函数得到了裂缝所有计算范围的权函数，并绘图进行了对比分析。     

耐久性沥青路面混凝土基层荷载应力三维有限元分析

为了分析各因素对耐久性沥青路面混凝土基层荷载应力的影响,建立了三维有限元模型,确定了计算参数,通过正交设计法安排参数组合,计算混凝土基层底面的荷载应力,并对计算结果进行极差与方差分析。分析结果表明:混凝土基层底面荷载应力随沥青面层厚度增大总体呈减小趋势,但减小幅度不大,随基层厚度增大而减小,随基层模量增大而增大,随地基模量增大显著减小,面层模量变化对基层荷载应力几乎无影响;置信概率为95%时,对基层荷载应力有显著影响的因素是地基模量、基层模量和基层厚度,当置信概率为90%时,地基模量、基层模量、基层厚度和面层厚度影响的显著性依次减小。     

初应力对钢管混凝土哑铃形长柱受力性能的影响

进行了初应力对钢管混凝土哑铃形轴压长柱试件的试验研究．在试验研究的基础上,进行了以长细比、偏心率和初应力度为参数的有限元分析,探讨了初应力对其力学性能的影响及其极限承载力的计算方法．分析结果表明,有初应力的钢管混凝土哑铃形柱的受力性能与有初应力的单圆管的相似．初应力使构件弹塑性阶段提前、弹性极限荷载及切线刚度降低．初应力对极限承载力影响不大,但随着长细比的增大而增加,长细比较小时对其可忽略不计．最后,给出了考虑初应力影响的钢管混凝土哑铃形构件极限承载力的实用计算方法．     

中山大桥钢管初始应力稳定计算分析

利用钢管砼的本构关系,分析钢管初始应力对钢管砼拱桥稳定承载力的影响程度.钢管初始应力的存在降低了钢管砼拱桥稳定承载能力,不同荷载加载方式,钢管初始应力对钢管砼拱桥的稳定承载力影响程度不同.这为今后深入研究大跨度钢管砼拱桥钢管初始应力问题提供了参考.     

中山大桥钢管初始应力稳定计算分析

利用钢管砼的本构关系,分析钢管初始应力对钢管砼拱桥稳定承载力的影响程度.钢管初始应力的存在降低了钢管砼拱桥稳定承载能力,不同荷载加载方式,钢管初始应力对钢管砼拱桥的稳定承载力影响程度不同.这为今后深入研究大跨度钢管砼拱桥钢管初始应力问题提供了参考.     

压实度对煤矸石路基应力及沉降的影响

利用大型有限元分析软件ANSYS建立路基应力和沉降模型,通过调查选取路基材料参数,并选择不同的填筑高度和压实度输入应力和沉降模型中,得出不同压实度时路基最大竖向压应力、竖向剪应力和水平剪应力,以及煤矸石路基中心及边缘的沉降量,分析压实度对煤矸石路基应力和沉降影响并得出合理的煤矸石路基压实度建议。     

钢管混凝土拱桥管内混凝土灌注阶段扣索力计算

钢管混凝土拱桥管内混凝土灌注时,会在某些阶段产生超过混凝土容许值的过程拉应力,需要通过张拉扣索力来调整。提出利用拱脚管内混凝土截面应力影响线来寻找最佳扣索点位置,分别计算管内混凝土灌注阶段和单位扣索力下控制截面的应力。根据混凝土施工过程中的容许应力值,计算出混凝土灌注时所需的扣索张拉值。结合在建中的湖北恩施小河特大桥,介绍详细计算方法