Nonlinear buckling analysis of pre-stressed ring-stiffened circular cylindrical shells under external pressure

This paper is concerned with the nonlinear buckling behavior of pre-stressed ring-stiffened thin circular cylindrical shells under external pressure. According to the geometrical nonlinearity, governing equations are derived by incorporating initial stresses based on Donnell-type shell theory. The “smeared stiffeners” approach is used for ring stiffeners. The numerical analyses are conducted by Gelerkin’s method to obtain critical buckling loads of shells. This study shows effects of initial stresses on stability of shells. Moreover, effects of initial stresses on buckling modes of shells are discussed.     

利用全站仪进行高斜锥坡基础的平面放样

针对高速公路施工中经常遇到的高斜锥坡基础,结合利用电子全站测速仪放样的工程实际,以PC-E500袖珍计算机为基础开发了放样数据计算应用程序。该程序采用统一的计算模型,适用于斜交任意角度的桥涵锥坡的基础平面放样数据计算。     

圆锥面组合曲面的喷涂机器人喷枪轨迹优化

为解决圆锥面组合特征曲面喷枪轨迹优化时涂层均匀性较差的问题,根据圆锥面的几何特点,给出了 圆锥面上的喷枪轨迹生成方法.基于喷枪3D模型在圆锥面上的喷枪轨迹优化方法,讨论了圆锥面组合时面片交 界处的喷涂轨迹优化方法,建立优化目标函数,并优化了相关的喷枪参数.仿真结果表明:优化后的涂层厚度满 足涂层质量要求;与一般方法相比,其涂层厚度最大值、最小值与理想值间的误差分别降低0.4和1.0m;同向 面片组合时的涂层厚度最大值、最小值与理想值间的误差比反向时的误差分别降低0.8和1.4m.      

Mechanical properties of perfect and defective zigzag single-walled carbon nanotubes under axial compression

Axial buckling behavior of perfect and defective zigzag single-walled carbon nanotubes(SWCNTs) is studied by molecular dynamics(MD) simulations.Different effects of three typical categories of defect on the axial buckling properties of SWCNTs are investigated.MD simulation results show that the buckling behavior of defective tubes is quite different from the perfect tube.The critical buckling load of zigzag SWCNTs is significantly reduced with different defect appeared in the tube wall,and the effective elastic modulus are also slightly but distinguishingly influenced by individual defect.It is revealed that an Stone-Thrower-Wales defect could induce greater decrease of the rigidity a single vacancy defect or a double vacancies one.The harmful effects of defects do not depend simply on the size of the defective area,but related strongly to the buckling modes of the defective SWCNTs which specifically differ from each other due to the different defect structures.     

钢管混凝土提篮拱空间稳定性随机静力分析

为了解宽跨比很小的提篮拱拱桥的空间稳定性能,采用响应面法,进行了屈曲稳定特征值的随机静力分析．以宽跨比为1／23．8的铜瓦门大桥为分析对象,通过建立响应面方程,研究了结构的材料性能和几何尺寸的不确定性对该桥空间稳定性的影响．结果表明,结构参数变异不影响该桥一阶空间失稳模态,结构的材料性能和几何尺寸的不确定性对该桥的空间分支屈曲稳定有着不同程度的影响．     

基于宏程序的球头铣刀加工斜面和锥面的误差控制

本文分析了数控加工中用球头铣刀加工斜面和锥面时残余高度与刀轨行距之间的关系,并结合宏程序提出了控制残余高度的具体方法。     

矩形钢管混凝土柱局部屈曲分析

在矩形钢管混凝土柱中采用薄壁钢板将引起局部屈曲,局部屈曲会降低钢管混凝土柱的强度、延性和抗弯刚度。主要分析在偏心荷载作用下,矩形钢管混凝土柱局部临界屈曲应力σcr的变化情况。因此,通过引入应力梯度系数φ来描述偏心距,并应用伽辽金法推导出了矩形钢管混凝土柱局部屈曲的临界应力公式。从公式可知,随着应力梯度系数φ的增加,矩形钢管混凝土柱中外包钢板的局部屈曲应力会减小。另外,完全的轴心压力对矩形钢管混凝土柱的局部屈曲是不利的。     

新型五螺箍矩形短柱轴压承载力计算分析

螺旋箍筋应用于钢筋混凝土柱能明显提高柱的承载力及延性,为了研究五螺箍矩形混凝土短柱在轴心受压荷载作用下的力学性能和轴压承载力计算方法,首先,结合已有文献中的试验建立有限元模型,并将有限元分析结果与试验结果进行对比,以验证有限元模型的正确性;其次,基于材料用量相等的原则,设计了4种不同配箍形式的矩形截面柱,基于已验证了的有限元模型开展了不同混凝土强度对上述4种柱的轴压承载力和延性的影响研究;最后,通过对五螺箍柱进行参数分析,提出了基于体积配箍率的轴压承载力计算方法. 研究结果表明:五螺箍较五环箍、矩形箍和矩形螺旋箍柱构件承载力均值分别提高0.78%、6.70%和13.73%,延性系数均值分别提高2.00%、10.32%和10.41%,说明五螺箍柱有较高的承载力和延性;与各国规范提出的公式进行对比,本文建议的轴压承载力计算方法较为简便,且与试验值的误差均值仅为2.83%.      

圆中空夹层钢管混凝土内管径厚比限值探讨

圆中空夹层钢管混凝土是一种新型的组合结构,合理确定其内钢管的径厚比限值对该类构件的设计有着重要指导作用.采用有限元软件ABAQUS建模,对轴心受压下圆中空夹层钢管混凝土构件的内钢管与混凝土的相互作用进行分析,根据分析结果可模拟内管的边界条件,进而研究内管径厚比对构件承载力的影响,研究结果表明内管径厚比越大,就越早出现局...     

方中空不锈钢管混凝土短柱轴压承载力性能

为促进方中空不锈钢管混凝土构件在土木工程中的应用，以不锈钢外管厚度和混凝土强度为变量的6组试件为研究对象，首先，进行轴压试验，得到了不同试件在轴压荷载作用下的破坏模式、荷载-位移曲线、荷载-应变曲线，并进一步分析了不锈钢方管宽厚比、核心混凝土强度以及不锈钢方管约束效应系数对方中空不锈钢管混凝土短柱极限承载力的影响；然后，初步讨论了倒角对强度和延性的影响，提出了避免内管先于外管屈曲的最小厚度计算方法；最后，基于试验结果以及已有文献数据，采用拟合方法推导了方中空不锈钢管混凝土短柱的抗压承载力计算式，并与已有文献的简化模型及国外主要规范的计算结果进行对比.研究结果表明：试件宽厚比由34.9降至20.9，极限承载力的提升率平均为98.5%，核心混凝土强度由C40提升至C60时，试件极限承载力的提升率平均为7.3%；短柱的轴压极限承载力随约束效应系数近似呈线性增加，约束效应系数ξ越大，短柱的承载力越高；本文得到的计算式可以较好地预测方中空不锈钢管混凝土短柱的轴压承载力.     

轴压作用下CFRP加固圆钢管短柱的静力承载力分析

为了研究轴压作用下碳纤维增强复合材料（carbon fibre-reinforced polymer,CFRP）加固圆形空心截面（circular hollow section,CHS）钢管短柱的极限承载力,对轴压作用下CFRP加固CHS钢管短柱进行了理论和数值分析. 理论分析中,利用等效截面法推导了两种不同粘贴方式（全环向粘贴以及环向和纵向交替粘贴）的CFRP加固圆钢管短柱在轴压作用下静力承载力的理论计算公式;数值分析中,将特征值屈曲与Riks法相结合建立了轴压作用下CFRP加固圆钢管短柱的非线性有限元分析模型. 对该模型中的环向和纵向CFRP进行应力分析后发现,环向CFRP处于拉伸状态,约束钢管的径向变形;纵向CFRP会承担轴压荷载中的部分压力,限制钢管的变形. 最后,将所建立的有限元分析模型结果和所推导的理论公式结果与已有文献的试验结果进行对比,发现三者之间的最大误差不超过2%,验证了建立的有限元模型和所推导的理论公式分析结果的准确性.      

The Stability Study of Globe Transportation Center of Beijing Capital International Airport

Introduction For decades, the long-span space structurehave been widely used in the world. The light steearch structural system also becomes popular, because of its beautiful shape, reasonable structurand low cost[1]. With the application of higstrength structural steel and advanced constructiotechniques, however, the flange plates and web oa steel arch system have become thinner and thinner than before, which makes the structural stability more serious, especially for the long-span thiwall va…     

矩形不锈钢管混凝土短柱轴压性能试验研究

为了研究矩形不锈钢管混凝土短柱轴压承载力性能,对7组不同截面尺寸的矩形不锈钢管混凝土短柱进行轴压试验,得到了不同试件的破坏模式、荷载-位移曲线、荷载-横向应变曲线、荷载-纵向应变曲线、荷载-长宽比曲线,分析了矩形截面长宽比对试件承载力的影响. 研究结果表明:矩形不锈钢管混凝土短柱在轴向压力作用下,其典型破坏模式为试件局部向外屈曲破坏;在相同长宽比的情况下,壁厚由4 mm增加到6 mm时,试件承载力增加25%~57%;在相同壁厚的情况下,长宽比由1增加到2,试件承载力减小22%~30%;将本文试验数据与国内外普通碳钢钢管混凝土柱的相关规范和标准的计算结果进行对比分析,发现不锈钢管混凝土短柱轴压承载力较相同截面的普通碳钢钢管混凝土短柱承载力平均高出14%;通过数值拟合得到了轴压承载力计算公式,该计算公式能较好地预测矩形不锈钢管混凝土短柱轴压承载力.      

高压输电塔主材的角钢并联加固轴压承载力

提高输电杆塔主材局部稳定性的承载力,可有效地避免输电塔倒塌事故的发生. 为此,通过6个轴心受压角钢并联加固试验、1个单角钢轴心受压试验和分析13个有限元模型,得到了试件的荷载-位移曲线和荷载-应变曲线以及构件的Mises应力云图,确定了试件的受力规律和应变规律以及设计参数对构件承载力的影响规律. 分析表明:试件原角钢的局部屈曲失稳为试件主要破坏形式;加固角钢的单元最大强度达到223.1 MPa;填板夹具的单元最大强度达到83.7 MPa;试件整体应变以竖向应变为主,填板夹具以剪切应变为主;均匀受压板理论的屈曲公式可以较好地计算出该加固试件的极限承载力;角钢并联加固法可以提高单角钢40%承载能力.      

Effect of orthogonal stiffeners on the stability of axially compressed steel jacking pipe

Load conditions for steel pipe-jacking are complex during the construction stage. The stability of steel jacking pipe has been an increasingly important problem as jacking forces, pipe diameters and jacking distances increase. However, there are no standards for pipe reinforcement, for prevention of buckling, or for remedying pipe that buckles when being jacked axially. Past experience suggests that stiffeners can effectively reinforce the structure. This study analyzes the effect of different stiffeners on the stability of steel jacking pipe under axial compression using finite element analysis. The results suggest that the stability of steel jacking pipe can be significantly improved by using orthogonal stiffeners, in terms of engineering costs and construction space inside the pipe. Based on current engineering practice, the application of orthogonal stiffeners is discussed. This study provides a useful reference for the design and construction of steel jacking pipe.     

系杆拱桥极限承载力参数研究

极限承载力分析对于拱桥的设计具有十分重要的意义.理想线弹性结构的理论屈服强度通常采用特征值屈曲分析法得到,但结构材料非线性和几何非线性却使得结构通常无法达到其理论强度极值.因此,运用有限元分析程序ANSYS对系杆拱桥的极限承载力进行参数分析与比较,探讨两类稳定问题及相应的极限承载力求解方法,可为同类桥梁的设计提供参考和验证.     

结构动力屈曲的研究进展

系统地回顾了结构动力屈曲的研究进展,着重阐述了板及加筋板结构在周期载荷、冲击载荷以及随动力作用下的动力屈曲问题.对常用的动力屈曲准则作了介绍.针对目前对复合材料结构冲击屈曲研究较少的情况,提出应开展该领域的深入研究,并指出研究面内动力载荷下板结构的动力极限强度具有重大意义.     

侧边加劲半圆形波纹钢板墙的抗侧性能

为改善平钢板剪力墙受剪易屈曲及面外刚度小的问题,提出侧边加劲半圆形波纹钢板墙. 基于两边连接侧边加劲半圆形波纹钢板墙的力学特点给出其简化力学模型,推导了弹性初始刚度及承载力公式,并给出弹性屈曲临界荷载计算公式;采用有限元软件ABAQUS对22个单层侧边加劲半圆形波纹钢板墙进行了弹性屈曲分析及非线性推覆分析,验证了理论公式的有效性;研究了各设计参数对侧边加劲半圆形波纹钢板墙屈曲性能和破坏模式的影响. 研究结果表明:侧边加劲半圆形波纹钢板墙的弹性屈曲临界荷载较平钢板墙有显著提高;为保证侧边加劲半圆形波纹钢板墙发生整体屈曲,圆形直径及加劲肋厚度比应满足相应取值要求;随着跨高比的增大、高厚比的减小及半圆形直径的增大,钢板墙的弹性屈曲临界荷载基本呈线性增长;侧边加劲肋的肋宽及肋厚对波纹钢板墙弹性屈曲临界荷载的影响较小;在侧向荷载作用下,当直径大于30 mm时,侧边加劲半圆形波纹钢板墙的屈服先于屈曲;侧边加劲半圆形波纹钢板墙存在3种破坏模式,即弯曲破坏、弯剪破坏及形成拉力带形式的“褶皱”.      

一年龄期内超高泵送SCC力学性能时变研究

为揭示施工龄期内超高层建筑泵送自密实混凝土（SCC）轴心抗压强度、弹性模量以及劈裂抗拉强度等力学性能的时变规律，提供超高层建筑施工阶段力学性能分析的基础依据，依托某一超400 m高层建筑泵送SCC制作了120个试件，包括96个圆柱体件和24个立方体试件，并对其进行了不同时间龄期的力学性能测试，获取了超高层建筑泵送SCC的应力-应变曲线，提出了各力学性能指标时变及关系计算公式. 研究结果表明:超高层建筑泵送SCC在免振条件下具有良好的密实性；随着龄期的增长，超高层建筑泵送SCC的峰值应力增大，且其峰值应变显著大于普通混凝土的；早期14 d内为各项性能增长的关键阶段，弹性模量在90 d后趋于稳定，而轴心抗压强度和劈裂抗拉强度在28 d后仍有大幅增长；龄期T ≤ 60 d时，超高层建筑泵送SCC的轴压刚度随龄期增长呈增大趋势，而相对韧性则呈减小趋势，龄期T > 60 d时，二者均变化较小趋于稳定；超高层建筑泵送SCC强度的提高能增快早期性能的发展，且能增大轴压刚度和相对韧性；提出的各力学性能指标时变计算公式能为超高层建筑泵送SCC的力学性能预测与评估提供可靠依据.      

Y型圆钢管相贯节点轴向刚度计算模型

为获得Y型圆钢管相贯节点轴向刚度实用计算公式,基于环向模型和节点局部变形与轴向刚度的关系,建立了半圆拱模型,并导出了节点轴向刚度的理论公式;运用泰勒级数等数学手段,将理论公式中的复杂函数简化为能反映自变量间相互影响的指数函数与幂函数的乘积,并根据单参数分析结果忽略次要因素支主管壁厚比,获得了Y型节点刚度的简化计算式.研究结果表明:节点刚度与材料弹性模量、支主管平面内夹角正弦平方的倒数和主管直径成正比;支主管直径比和主管径厚比对节点刚度的影响较大;简化公式计算的刚度值与有限元计算结果和已有试验数据的相对误差基本小于8%.