螺栓连接装配式墙板结构连接节点本构模型及体系建模方法

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作者 熊峰 吴朝安 +2 位作者 冉明明 钟亚超 王宇豪 《工程科学与技术》 北大核心 2025年第1期145-156,共12页

螺栓连接装配式墙板结构体系具有建造快速、施工便捷、连接可靠、可拆卸和可修复等优势,适合低多层乡村住宅建筑,近年来工程应用逐渐增多。该体系预制墙板之间采用离散的干式螺栓连接,受力时接缝处产生滑移变形,与传统的现浇剪力墙结构... 螺栓连接装配式墙板结构体系具有建造快速、施工便捷、连接可靠、可拆卸和可修复等优势,适合低多层乡村住宅建筑,近年来工程应用逐渐增多。该体系预制墙板之间采用离散的干式螺栓连接,受力时接缝处产生滑移变形,与传统的现浇剪力墙结构或湿法连接的剪力墙结构存在本质区别,为了分析结构体系的整体性,建立适合该结构体系的“非等同现浇”的抗震设计方法具有重要意义。本文结合已进行的螺栓连接节点轴向拉伸试验和剪切试验,提出螺栓连接节点拉伸和剪切的本构模型。在此基础上,将单个螺栓连接节点简化为3个平动自由度(x、y、z)的非线性弹簧,模拟连接节点的力学行为,建立简化计算模型。借助螺栓连接预制墙板的拟静力试验结果验证了螺栓连接节点简化模型的有效性,显示可用于分析结构体系的抗震性能。基于节点简化模型,依托Midas Gen软件,提出了螺栓连接装配式墙板结构体系的建模方法。以实际工程为例,建立了该结构的设计模型,并进行在小震、中震作用下的弹性分析及大震作用下的弹塑性时程分析。结果表明:在各地震工况下,螺栓连接装配式墙板结构体系侧向位移较小,层间位移角分别小于弹性位移角限值的1/1200和弹塑性层间位移角限值的1/120,符合规范要求,螺栓连接节点承载力满足抗震需求,墙板角部混凝土没有被压溃,说明螺栓连接装配式墙板结构体系抗震性能优越。研究成果可为螺栓连接装配式墙板结构体系的工程建设提供设计依据,为该新型结构体系的推广奠定理论基础。 展开更多

关键词 装配式混凝土墙板结构 螺栓连接 本构模型 体系建模方法 抗震设计

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Q345B母材及其焊接接头的低周疲劳行为 被引量：9

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作者 游翔 刘永杰 +2 位作者 崔仕明 王睿东 王清远 《四川大学学报（工程科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第1期112-117,共6页

对Q345B及其光滑焊接接头的低周疲劳行为进行了试验研究。采用轴向对称应变控制方法,保持恒定应变速率为0.005 s-1,在0.3%~0.7%的应变范围内,在电液伺服疲劳试验机上测定了Q345B及其光滑焊接接头的低周循环应力响应特征、应变-寿命、应... 对Q345B及其光滑焊接接头的低周疲劳行为进行了试验研究。采用轴向对称应变控制方法,保持恒定应变速率为0.005 s-1,在0.3%~0.7%的应变范围内,在电液伺服疲劳试验机上测定了Q345B及其光滑焊接接头的低周循环应力响应特征、应变-寿命、应变-能量关系,并进行了对比分析。结果显示,Q345B母材在应变幅度低于和高于0.4%时分别呈现明显的循环软化和硬化现象,而焊接接头出现显著的硬化现象。与母材相比,焊接接头的低周转变寿命、疲劳强度和疲劳寿命明显减小。通过试验数据确定了Q345母材及其焊接接头Coffin-Manson关系的合理参数,建立了应变幅度-疲劳寿命及能量-寿命关系式。力学不均匀性引起的循环硬化趋势增加是导致焊接接头低周疲劳性能减低的主要原因。 展开更多

关键词 光滑焊接接头 低周疲劳 循环硬化 疲劳寿命

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基于有限元的波纹钢腹板组合箱梁疲劳损伤分析 被引量：7

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作者 袁书成 董江峰 +1 位作者 王清远 彭泽维 《四川大学学报（工程科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第6期77-82,共6页

针对波纹钢腹板组合箱梁(以下简称箱梁)的抗弯性能进行有限元分析,分析箱梁的静力位移、应力和应变结果,建立箱梁破坏损伤机理并得到应力薄弱点。同时,根据有限元分析结果,进行箱梁局部应力应变分析,得到箱梁不同水平下的疲劳寿命。最后... 针对波纹钢腹板组合箱梁(以下简称箱梁)的抗弯性能进行有限元分析,分析箱梁的静力位移、应力和应变结果,建立箱梁破坏损伤机理并得到应力薄弱点。同时,根据有限元分析结果,进行箱梁局部应力应变分析,得到箱梁不同水平下的疲劳寿命。最后,结合疲劳损伤和疲劳断裂理论进行箱梁的疲劳裂纹扩展行为及破坏过程和寿命预测研究,分析了正弦波疲劳荷载作用下箱梁中的钢腹板、PBL剪力连接件以及钢板翼缘等部件的疲劳裂纹萌生及寿命,预测结果与试验结果吻合较好。研究表明:根据美国规范AASHTO2004中C类标准进行工程设计和疲劳寿命估算,与试验符合较好,同时采用Palmgren-Miner线性累积损伤疲劳准则能有效地计算变幅疲劳载荷下箱梁的疲劳损伤及断裂破坏过程,为实际工程中箱梁疲劳性能设计提供参考。 展开更多

关键词 箱梁 破坏机理 疲劳寿命 疲劳损伤因子

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螺栓连接装配式墙板抗侧刚度研究 被引量：11

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作者 熊峰 王兆强 +3 位作者 冉明明 陈江 赵福超 钟亚超 《工程科学与技术》 EI CSCD 北大核心 2022年第3期98-108,共11页

螺栓连接装配式墙板体系具有连接简单、建造快速的优势,近年来工程应用逐渐增多。本文以钢板拼接式螺栓连接和穿缝式螺杆连接两种常见的螺栓连接装配式墙板为研究对象,进行7片墙板的拟静力试验。结果显示:螺栓连接装配式墙板由于水平缝... 螺栓连接装配式墙板体系具有连接简单、建造快速的优势,近年来工程应用逐渐增多。本文以钢板拼接式螺栓连接和穿缝式螺杆连接两种常见的螺栓连接装配式墙板为研究对象,进行7片墙板的拟静力试验。结果显示:螺栓连接装配式墙板由于水平缝处张开,墙体发生刚性转动,导致抗侧刚度低于现浇墙板。通过弹性理论分析和有限元数值模拟,揭示了螺栓连接装配式墙板的水平变形特性,分析了影响墙体抗侧刚度下降的因素,提出了相应的抗侧刚度计算公式。通过对比数值分析结果与试验结果,验证了本文公式的可靠性。基于参数分析的研究结果,回归了考虑螺栓节点配钢率、墙体的高宽比、轴压比和节点相对位置4个参数的干式螺栓连接装配式墙板抗侧刚度降低系数的简化计算公式,该简化公式的计算结果与数值模拟的结果误差在±20%之内,表明预测结果较为准确。提出的抗侧刚度计算公式可为建立低多层螺栓连接装配式墙板结构体系的设计理论提供参考。 展开更多

关键词 装配式墙板 螺栓连接 抗侧刚度 数值分析

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受损木梁的抗弯加固试验与承载力计算分析 被引量：2

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作者 袁书成 董江峰 +1 位作者 王清远 朱艳梅 《应用数学和力学》 CSCD 北大核心 2014年第S1期261-265,共5页

针对雅安地震中大量受损的木结构,统计了木梁的主要损伤情况,研究了受损木梁的抗弯加固试验,分析了裂缝和木结对梁和加固梁在受弯过程中的载荷、位移的影响,建立了加固木梁的极限承载力与梁参数、裂缝形式与分布,以及CFRP(carbon fiber ... 针对雅安地震中大量受损的木结构,统计了木梁的主要损伤情况,研究了受损木梁的抗弯加固试验,分析了裂缝和木结对梁和加固梁在受弯过程中的载荷、位移的影响,建立了加固木梁的极限承载力与梁参数、裂缝形式与分布,以及CFRP(carbon fiber reinforced polymer)加固率影响的理论计算公式。试验结果表明:抗弯加固木梁的整个变形过程符合平截面假定,碳纤维布能有效提高梁极限承载力,提高幅度可达到25.2%;受木结和初始裂缝的影响,随着CFRP加固层数的增加,其承载力提高幅度反而下降;裂缝和木结对木梁极限承载力影响很大,是木梁破坏的主要原因,新裂缝的萌生点位于木节处,木梁破坏的主要位置为木结处。同时,基于最大有效应力建立的木梁承载力计算模型,计算值与试验值符合较好,其误差在8%以内,符合工程计算要求。 展开更多

关键词 受损木梁 抗弯性能 加固 承载力

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高温后钢骨再生混凝土柱的加固疲劳行为 被引量：1

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作者 袁书成 贾璞 +1 位作者 董江峰 王清远 《四川大学学报（工程科学版）》 CSCD 北大核心 2015年第S2期104-109,共6页

针对大量建筑物在火灾中损坏急需修复的问题,进行高温(500℃)后钢骨再生混凝土柱进行纤维复合材料(CFRP)加固前后的静力轴压试验和加固后的疲劳试验。通过对破坏模式、承载力、荷载-位移曲线和荷载-应变曲线进行分析,结果表明:CFRP能有... 针对大量建筑物在火灾中损坏急需修复的问题,进行高温(500℃)后钢骨再生混凝土柱进行纤维复合材料(CFRP)加固前后的静力轴压试验和加固后的疲劳试验。通过对破坏模式、承载力、荷载-位移曲线和荷载-应变曲线进行分析,结果表明:CFRP能有效提高高温后钢骨再生混凝土柱抗压强度、刚度和延性,承载力提高幅度最高可达141%;当再生混凝土取代率为50%时,CFRP加固短柱取得最大承载力;加固试件破坏形式为CFRP拉断、内部混凝土压碎及钢骨上部屈曲,未加固试件的破坏形式为钢骨上部屈曲,外部混凝土剥落;加固后的钢骨再生混凝土柱305RF能够在上限为50%承载力的荷载下经过2×106次疲劳试验,2×106次后试件最大竖向位移接近相同试件静力破坏时的对应位移。 展开更多

关键词 纤维复合材料 钢骨再生混凝土柱 疲劳试验 屈曲

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高温后钢骨再生混凝土柱的加固行为分析 被引量：1

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作者 贾璞 董江峰 +1 位作者 袁书成 王清远 《四川大学学报（工程科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第2期66-73,共8页

针对高温环境对钢骨混凝土受力性能影响的问题,进行高温(500、700℃)作用后钢骨再生混凝土柱的轴压性能试验,分析碳纤维布(CFRP)加固对其力学性能的影响,得到高温后钢骨再生混凝土柱及加固试件的失效模式、极限承载力和位移响应与不同... 针对高温环境对钢骨混凝土受力性能影响的问题,进行高温(500、700℃)作用后钢骨再生混凝土柱的轴压性能试验,分析碳纤维布(CFRP)加固对其力学性能的影响,得到高温后钢骨再生混凝土柱及加固试件的失效模式、极限承载力和位移响应与不同骨料取代率的关系曲线。结果表明:500和700℃高温作用后钢骨试件出现干缩裂缝,且温度越高干缩裂缝越多,极限承载力越低;对于高温后加固试件,极限承载力和位移得到较大提高,然而其破坏模式变为没有预兆性的脆性破坏;相对于0%和100%取代率的钢骨试件,高温后50%取代率试件加固后的极限承载力提高幅度达到最大的141%。最后,利用ABAQUS有限元模型模拟钢骨试件的位移和应变发展曲线,与试验结果符合较好;同时针对CFRP对钢骨试件的加固机理进行分析,揭示钢骨、再生混凝土和CFRP在受压时的变形协调机理。 展开更多

关键词 再生混凝土 钢骨混凝土 高温 加固 柱

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非对称非线性质量阻尼器试验研究及鲁棒性分析 被引量：1

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作者 王菁菁 张超 +1 位作者 刘志彬 李浩博 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2022年第3期176-182,237,共8页

提出一种新型控制装置——非对称非线性能量阱(非对称NES),以解决调谐质量阻尼器(TMD)对主体结构频率敏感和非线性能量阱(NES)对能量输入敏感的问题。非对称NES以一型NES为基础,将非线性弹簧拉离初始位置,加入线性弹簧与之平衡,所得恢... 提出一种新型控制装置——非对称非线性能量阱(非对称NES),以解决调谐质量阻尼器(TMD)对主体结构频率敏感和非线性能量阱(NES)对能量输入敏感的问题。非对称NES以一型NES为基础,将非线性弹簧拉离初始位置,加入线性弹簧与之平衡,所得恢复力具有线性和非线性的综合特点。在某缩尺3层钢框架结构上附加非对称NES进行试验,在脉冲型荷载作用下分析两类受控主体结构的结构响应。并使用经试验验证的数值模型,在某6层主体结构上分别附加非对称NES、TMD和一型NES进行数值研究,对比脉冲型荷载和地震作用下的结构响应。分析结果表明,非对称NES控制性能优越,兼备频率鲁棒性和能量鲁棒性,在输入能量和主体结构频率改变时均展现出良好的控制效果。 展开更多

关键词 结构控制 非线性能量阱(NES) 能量鲁棒性 频率鲁棒性 数值模拟

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风电塔在地震和风荷载下的失效概率评估 被引量：6

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作者 戴靠山 赵志 孟家瑶 《工程科学与技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第2期38-44,共7页

对某在役风电塔进行了地震和风荷载下的失效概率对比。首先,结合风电塔特有的设计使用年限对于特定地区下的地震和风的发生概率进行概率分析,得到灾害危险性曲线。接着,以壳体单元和梁单元建立了包含叶片和塔体的有限元模型,以地震反应... 对某在役风电塔进行了地震和风荷载下的失效概率对比。首先,结合风电塔特有的设计使用年限对于特定地区下的地震和风的发生概率进行概率分析,得到灾害危险性曲线。接着,以壳体单元和梁单元建立了包含叶片和塔体的有限元模型,以地震反应谱和风谱为基准选择和生成多组时程记录,使用增量时程动力时程分析的方法,分别在地震和风荷载下,进行非线性有限元计算,得到该风电塔在两个灾种下的易损性曲线。最后,根据危险性和易损性分析结果,使用全概率公式,比较在地震和风两种不同灾种下的总体失效概率。结果表明,采用特定设计使用年限对风电塔危险性进行评估可以避免计算过于保守的问题。由于可变桨距,在风荷载和运转工况范围内,风电塔响应大致保持不变。另外,风荷载下风电塔的失效概率大于地震,一方面,因为风电塔的固有周期相对较长,位于地震反应谱的下降段,实际的地震响应比较低;另一方面,风电塔建设在风能的充沛区域,强风荷载的发生概率较大。本文考虑风电塔特有设计使用年限的概率分析对风电领域在多灾种下的概率评估提供了有益指导。 展开更多

关键词 风电塔 有限元 危险性分析 易损性分析 地震 风荷载

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压制工艺和粒径对粉末冶金Ti-1Al-8V-5Fe合金组织性能的影响 被引量：2

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作者 张亚楠 刘海波 +2 位作者 任浩楠 钟雅美 李强国 《宇航材料工艺》 CAS CSCD 北大核心 2020年第6期64-68,共5页

采用粉末冶金技术以氢化钛(TiH2)粉和不同粒径的元素粉体为原料制备Ti-1Al-8V-5Fe(Ti-185)合金,研究了压制工艺对不同粒径元素粉制备的Ti-185合金组织及性能的影响。结果表明:当压制压力在800 MPa、保压时间80 s、压制速率为1 mm/s时,Ti... 采用粉末冶金技术以氢化钛(TiH2)粉和不同粒径的元素粉体为原料制备Ti-1Al-8V-5Fe(Ti-185)合金,研究了压制工艺对不同粒径元素粉制备的Ti-185合金组织及性能的影响。结果表明:当压制压力在800 MPa、保压时间80 s、压制速率为1 mm/s时,Ti-185生坯密度最高,为最佳压制工艺。由粒径较小元素粉制备得到的Ti-185合金晶粒越细小,合金的烧结致密度就越高。粉末粒径越小,烧结过程中合金元素实现合金化需要扩散的距离就越短,越有利于合金力学性能的提高,其中具有最小粒径的样品表现出最高的硬度(43HRC)和强度(1438 MPa)。 展开更多

关键词 粒径 粉末冶金 Ti-1Al-8V-5Fe 相对密度 显微组织 力学性能

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铝合金立柱不同螺钉连接节点抗拉性能对比分析

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作者 曹曦 王志宇 +1 位作者 李晓磊 王清远 《建材世界》 2019年第3期92-94,101,共4页

为研究建筑幕墙中铝合金立柱节点在不同螺钉类型连接下的抗拉性能,通过一套自主设计的加载装置进行了7组共21个连接件的单钉抗拉连接静力试验,分析了盘头自攻螺钉和盘头螺钉的3种典型破坏模式以及极限承载力、极限刚度和延性系数等试验... 为研究建筑幕墙中铝合金立柱节点在不同螺钉类型连接下的抗拉性能,通过一套自主设计的加载装置进行了7组共21个连接件的单钉抗拉连接静力试验,分析了盘头自攻螺钉和盘头螺钉的3种典型破坏模式以及极限承载力、极限刚度和延性系数等试验结果,研究结果表明:在相近直径系列试件中,盘头螺钉的延性系数和极限刚度普遍大于自攻螺钉;试验分析结果与《玻璃幕墙工程技术规范》规定一致。 展开更多

关键词 建筑幕墙 螺钉连接 破坏模式 抗拉性能

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