一、具有中心裂纹面内纯弯带板应力场分析和断裂准则的研究(论文文献综述)
韩伟涛[1](2021)在《玻璃结构金属植入节点力学性能研究》文中指出随着玻璃结构的应用日益广泛,玻璃构件间的连接方式也备受关注,为了更好地适应玻璃结构工程多样化连接节点的实际需求,有学者提出了金属植入节点(metal embedded laminated connection)连接方式。该种节点通过将金属预埋件埋置于夹层玻璃中,并采用中间层材料实现玻璃与预埋件之间的粘接连接,通过连接件将预埋件相连即可形成金属植入节点,预埋件在高压釜中与夹层玻璃一次成型,是一种比较理想的玻璃结构节点类型。本文针对该种节点的力学性能进行了试验及理论研究,明确节点的承载机理、承载力计算方法及弯矩-转角曲线的设计方法。本文的主要研究内容及成果如下:(1)完成了12个离子性胶片与玻璃和不锈钢粘接的剪切、拉伸力学性能试验,并考虑了不锈钢表面粗糙度的影响。通过试验,得到了离子性胶片的弹性模量与泊松比,为有限元模拟中的参数取值提供依据。采用微元体方法计算分析得到了胶片表面应力分布,并在此理论计算基础上分析了胶片厚度及粘接长度对胶片应力分布的影响规律,探讨了现有损伤准则的适用性;给出了剪切粘接与拉伸粘接的承载力简化计算方法,为进一步研究金属植入连接的承载力计算方法提供了理论依据。(2)完成了20个金属植入连接的拉拔试验,研究了荷载角度对连接抗拔承载力及破坏形态的影响规律,并基于理论分析给出了不同的外荷载角度下的金属植入连接的承载力极限状态判定依据及承载力计算方法。根据经试验验证后的有限元模型对金属植入连接的受力进行分析,考察不同荷载水平下的玻璃、胶片及不锈钢的应力分布变化规律,并进行参数分析,识别了荷载角度、玻璃厚度、胶片厚度及预埋件尺寸对连接承载力的影响规律。(3)通过组合多个金属植入连接形成金属植入节点,对金属植入节点在4种不同剪跨比的荷载作用下的力学性能及破坏形态进行了试验研究,包括剪跨比分别为5/3、10/3及15/3的3组弯剪试件及1组纯弯试件,每组3个试件,共12个试件。基于金属植入连接的承载力计算方法提出了金属植入节点的抗弯、抗剪承载力计算方法。通过有限元软件分析了荷载作用下连接件、胶片及玻璃的应力分布规律,并研究了玻璃、胶片厚度及预埋件尺寸对节点力学性能的影响。(4)参考欧洲钢结构设计规范(Eurocode 3:Design of steel structures)中结构采用弹性设计时对节点的分类方法,结合本文的试验及理论分析,对金属植入节点进行了分类,对材料选择及节点的构造给出了设计建议。构建了适用于金属植入节点的弯矩-转角曲线,通过理论分析得到了曲线中关键参数的计算方法,为金属植入节点的设计提供了依据。
吴子越[2](2021)在《微梁键基近场动力学与有限元梁耦合建模研究》文中提出框架结构在日常生活中的应用非常广泛。框架结构在受到载荷的作用时,局部结构会产生变形、损伤乃至断裂,从而导致整个结构的破坏。因此,了解梁在外力作用下的力学响应特征和损伤破坏规律,对于框架结构的安全防护具有重要意义。经典连续介质力学假设物体的变形是连续的,因此无法准确地描述裂纹等不连续问题。近场动力学理论对运动的描述采用空间积分方程的形式,保证了在位移不连续处仍有意义,并且材料的损伤也是本构方程的一部分,允许裂纹沿任意方向进行扩展,这样的特性使近场动力学被广泛应用于对材料损伤的预测中。本文主要基于一种微梁键基近场动力学梁模型,提出采用非连续伽辽金有限元法进行求解,并成功实现了近场动力学梁模型与有限元梁模型的耦合。首先引入了一种微梁键基近场动力学梁模型,该模型将键看作一个梁单元,每个键的端点都有三个平动和三个转动自由度,能够同时考虑拉伸、扭转和弯曲的共同作用。通过该模型可以研究梁在复杂受力情况下的变形状态。其次提出了一种针对近场动力学梁模型的非连续伽辽金有限元数值求解方法,推导了梁模型的数值求解过程以及相应的体积修正算法,详细阐述了采用能量法断裂准则模拟结构断裂过程的静态隐式求解流程。通过在过渡区引入一个阶跃函数,将近场动力学模型与有限元模型进行加和得到耦合模型,并在C++框架下完成程序的编写。最后分别对一个承受横向载荷的直梁、直梁框架及空间梁结构的静态算例进行计算,通过将计算结果和有限元结果进行对比,验证了所提出方法的可行性。然后对受到集中载荷的直梁和框架梁结构进行断裂分析,验证该算法对于空间梁结构断裂分析的有效性。所提出方法可用于复杂空间梁的断裂分析。
朱琳[3](2021)在《基于XFEM的加筋板结构疲劳裂纹扩展模拟方法研究》文中研究表明疲劳裂纹扩展破坏是引起工程结构失效的主要原因之一,而加筋板结构作为基本单元结构通常是学者开展研究的主要对象。当前,含裂纹加筋板结构中具有较长跨距的疲劳裂纹扩展问题已受到学者广泛重视,其扩展特征同样是研究难点,即表现为:裂尖数量众多、裂纹多次跨越筋条扩展,对整体结构的安全强度损耗较大,因此掌握其扩展机理与断裂特性具有重要工程意义。XFEM是极具发展前景的数值分析方法,但目前尚不能妥善解决上述难题,同时,在嵌入到商业软件的应用过程中存在一些不足,因此,在保留其优势的基础上提出一种适应于含裂纹加筋板结构疲劳裂纹跨筋扩展分析的数值分析方法是非常必要的。本文基于ABAQUS_XFEM模块开展了含裂纹加筋板结构疲劳裂纹扩展数值仿真方法研究,在应力强度因子精确求解、加筋板结构构型识别与裂尖定位、裂纹跨筋过程模拟方法等方面开展了相关工作,可实现多裂尖疲劳裂纹扩展及疲劳裂纹跨筋扩展的准确模拟,同时通过开展试验以及选取试验算例验证的方式证明了方法的准确性及合理性。首先,介绍了裂纹扩展理论基础,论证了XFEM在裂纹扩展分析方面的优势以及选取三维相互作用积分求解应力强度因子的原因。其次,提出了基于XFEM的含裂纹加筋板结构疲劳裂纹扩展模拟方法,以ABAQUS_Python脚本语言为接口开展了二次开发工作,重点介绍了应力强度因子收敛性及精度控制方法研究、空间立体结构裂尖定位与识别方法研究、裂纹跨筋扩展模拟方法研究三个方面的研究工作,最后结合逐周期寿命计算法给出了含裂纹加筋板结构疲劳裂纹跨筋扩展分析的完整框架及流程图,实现了不同裂尖在不同位置的扩展路径与扩展寿命有效评估。然后,设计并开展了四种含孔矩形板的复合型疲劳裂纹扩展试验,将本文算法应用于各试件的疲劳裂纹扩展分析数值模拟并与试验结果进行对比,验证了本文方法的正确性,误差水平也体现了本文程序在计算应力强度因子方面具有较高的精度;最后,将本文算法依次应用于含组合裂纹加筋板、含中心裂纹整体加筋壁板以及蜂窝型金属夹芯板的疲劳裂纹扩展试验数值分析验证,结果表明本文方法在针对不同结构形式、不同裂尖数量以及裂纹不同跨筋行为等方面都具有良好的模拟精度,充分验证了本文方法的准确性与稳健性。
何志刚[4](2021)在《正交异性钢桥面板焊接细节应力分析与疲劳特性》文中指出正交异性钢桥面板因具有自重轻、承载力高、安装速度快、适用范围广等优点,在现代大跨度钢桥的建造中得到了广泛的应用。但由于构造的复杂性以及轮载的高频作用,使得该结构的疲劳问题突出,其中以横隔板弧形缺口以及面板-U肋连接处的焊接部位最易出现疲劳裂纹。运营中的正交异性钢桥面板的疲劳开裂问题日趋严重,呈现出了普遍性、早发性、多发性、重复性的特征,已经严重影响到该结构的使用和发展。本文以某立交桥钢箱梁为研究背景,采用理论分析、试验研究和数值仿真相结合的方法,从疲劳寿命评估、构造细节优化、焊接残余应力等3个方面开展了系统研究。本文所做主要工作有:(1)为研究横隔板弧形缺口焊缝端部的疲劳性能,引入了基于主要应力分量和主应力的幅值偏差的多轴疲劳效应评定指标;结合零点结构应力和双参数临界面法建立了多轴疲劳寿命评估方法;开展了足尺模型疲劳试验,并将试验结果与本文所提方法计算结果以及基于名义应力法和热点应力法的计算结果进行了对比。研究结果表明:横隔板弧形缺口处于明显的多轴应力状态,距离焊趾越近多轴受力越突出;疲劳裂纹首先出现在U肋腹板焊趾;在弧形缺口焊缝细节的疲劳评定中,采用基于多轴疲劳理论的双参数临界面法具有理论依据合理的优点,且结果与试验值更加吻合。(2)为探索弧形缺口构造细节与横隔板类型之间的匹配设计,基于子模型技术建立了“双曲率圆弧段结合直线段”型式的缺口的精细化有限元模型,分析了横隔板与横肋上缺口易损细节的应力响应对于轮载位置的敏感性,讨论缺口起始处和自由边等两处细节的疲劳寿命与缺口曲率比和横隔板厚度间的关系。基于多目标约束优化原理,以结构整体的寿命为优化目标、以弧形缺口曲率比和板厚为变量构造相应的优化模型;以弧形缺口起始处和自由边的开裂顺序构造约束条件;采用加权组合法对构造出的模型进行了求解,基于分析结果提出了横隔板和横肋各自优化后的弧形缺口设计参数。(3)为研究面板-U肋连接处焊接残余应力的分布及释放规律,基于热弹塑性法对该焊缝的施焊过程进行了数值模拟,在此基础上采用初应力法实现了焊接残余应力与不同外荷载作用的组合,并提出了沿面板厚度的局部应力分布模型;将循环塑性本构模型Chaboche引入到有限元模型中,讨论了包括加载方式、荷载循环次数、荷载大小及应力比等因素对焊接残余应力释放的影响;通过对计算数据的分析,提出了不同加载方式下以加载应力极值为参数的残余应力释放率预测公式。(4)为研究钢-UHPC轻型组合桥面结构的疲劳性能,制作了两跨双U肋足尺模型并进行了600万次的加载,试验结果证明了UHPC优异的抗裂性以及采用UHPC铺装对横隔板弧形缺口细节疲劳性能的改善。基于可靠性理论和Miner累积损伤模型,对弧形缺口焊接细节的疲劳可靠性进行了评估;参考常见的UHPC铺装层设计方案,研究了UHPC层厚度、剪力钉间距及钢筋网间距对组合结构受力性能的影响。在此基础上,分析了缺口细节的疲劳寿命与UHPC层厚度及横肋高度之间的相关性,并提出了满足横肋缺口构造使用寿命要求的UHPC厚度和横肋高度的建议取值。
靳翌帆[5](2021)在《考虑90°子铺层与纤维粘结的T300/69层合板断裂韧性研究》文中认为纤维增强复合材料是典型的先进复合材料,具有强度高、延伸率大等许多传统材料所无法比拟的优点,这使得纤维复合材料在航空、航天、建筑工程、机械等国防和民用工程的各个领域中占有重要的地位,并得到了越来越广泛的应用。但是,目前研究正交异性复合材料断裂韧性忽略了90°子铺层和纤维脱粘,不能广泛适用于所有工况。因此,研究多向层合板的断裂韧性理论对解决复合材料层合板断裂问题具有重要的理论意义与应用价值。本文以T300/69纤维增强复合材料层合板作为研究对象,利用ABAQUS有限元软件辅助计算,将修正后的考虑90°子铺层及纤维脱粘的断裂韧性计算结果与紧凑拉伸试验结果相比较,验证理论方法的正确性和可靠性。主要研究内容如下:(1)利用ABAQUS有限元软件模拟裂纹扩展。使用扩展有限元法(XFEM)进行裂纹扩展过程的模拟,得出含中心贯穿裂纹复合材料层合板的断裂韧性;同时,通过虚拟裂纹闭合技术(VCCT)计算归一化能量释放率,为后续处理试验数据提供理论依据。(2)通过试验方法研究不同铺层方式下T300/69复合材料层合板的断裂韧性。设计并完成紧凑拉伸试验,利用载荷—位移数据,计算得到不同铺层方式下复合材料层合板的断裂韧性。通过观察断口形貌,纤维增强复合材料层合板断裂时随着厚度的增加,90°子铺层对层合板整体的影响愈发明显,同时存在纤维脱粘现象也会影响复合材料层合板整体断裂韧性。(3)提出考虑90°子铺层以及纤维脱粘的复合材料层合板断裂韧性修正计算模型。基于已有多向层压板的断裂韧性计算方法,考虑不同铺层方式下90°子铺层以及纤维脱粘时所释放的能量,对断裂韧性公式进行修正,与已有计算方法相比,修正模型的计算结果与试验结果更为接近。
Editorial Department of China Journal of Highway and Transport;[6](2021)在《中国桥梁工程学术研究综述·2021》文中研究说明为了促进中国桥梁工程学科的发展,系统梳理了近年来国内外桥梁工程领域(包括结构设计、建造技术、运维保障、防灾减灾等)的学术研究现状、热点前沿、存在问题、具体对策及发展前景。首先总结了桥梁工程学科在新材料与结构体系、工业化与智能建造、抗灾变能力、智能化与信息化等方面取得的最新进展;然后分别对上述桥梁工程领域各方面的内容进行了系统梳理:桥梁结构设计方面重点探讨了钢桥及组合结构桥梁、高性能材料与结构、深水桥梁基础的研究现状;桥梁建造新技术方面综述了钢结构桥梁施工新技术、预制装配技术以及桥梁快速建造技术;桥梁运维方面总结了桥梁检测、监测与评估加固的最新研究;桥梁防灾减灾方面突出了抗震减震、抗风、抗火、抗撞和抗水的研究新进展;同时对桥梁工程领域各方向面临的关键问题、主要挑战及未来发展趋势进行了展望,以期对桥梁工程学科的学术研究和工程实践提供新的视角和基础资料。(北京工业大学韩强老师提供初稿)
皮建东[7](2020)在《断裂力学中复变方法的应用与发展研究(1909-2019)》文中研究说明断裂力学是固体力学的一个重要分支,它以经典的格里菲斯(A.A.Griffth,1893-1963)理论为基础,在20世纪初开始发展并逐步形成于50年代。断裂力学以裂纹为主要研究目标,分析其在受力情况下应力的分布状态,从而探求断裂准则以及裂纹扩展规律。断裂力学源于生产实践,在建筑工程、航空航天、交通运输、机械制造以及生物工程等领域都有着广泛的应用。随着断裂力学的深入研究,复变方法凭借其完整的理论体系受到许多研究者的青睐。至20世纪初,由法国柯西(A.L.Cauchy,1789-1857)、德国黎曼(B.Riemann,1826-1866)和魏尔斯特拉斯(K.T.W.Weierstrass,1815-1897)等数学家发展起来的复变函数理论,其内容体系已经比较完善,为复变方法在断裂力学中的应用奠定了坚实的理论基础。1909年,俄罗斯的科洛索夫(Г.В.Колосов,1867-1936)利用复变函数理论有效地解决了力学的相关问题。1933年,穆斯海利什维利(НиколайИвановичМусхелишвили,1891-1976)对科洛索夫所做的工作进一步系统化,更加全面地研究了复变方法在平面弹性理论中的应用。这一方法的引入,一方面丰富了力学问题求解的方法,另一方面也为其在断裂力学中的应用奠定了基础。1957年,欧文(G.R.Irwin,1907-1998)提出了能量释放率,标志着线弹性断裂力学的建立。至此,复变方法很自然地被应用到了断裂力学领域,开始发挥其独特的优势。到目前为止,关于复变方法在断裂力学中的应用,研究成果非常丰富,但这些研究多数都偏重于具体的应用过程,从史学角度进行系统研究的文献几乎没有。基于此,本研究从数学史的角度出发,查阅了大量文献资料,采用文献分析、历史研究以及对比分析等方法,系统地分析和研究了复变方法在断裂力学中的应用和发展。本研究对于深入了解断裂力学的发展,甚至预测断裂力学的进一步发展具有重要的理论和现实意义。主要研究工作如下:1.着眼于断裂力学的形成和发展历史,研究了国外英格里斯(C.E.Inglis,1875-1952)、格里菲斯、奥罗万(E.Orowan,1901-1989)以及欧文等人在断裂力学形成过程中做出的重要贡献及其影响,同时研究了中国学者在这一方面所做的主要工作及对断裂力学发展产生的影响。2.对复变方法在断裂力学中的应用进行溯源。阐述了科洛索夫和穆斯海利什维利所做的开创性工作,并指出虽然当时断裂力学还没有完全产生,但是他们的研究成果为复变方法在断裂力学中的应用提供了必要的理论支撑,也为其今后的发展奠定了基础。3.研究了20世纪中后期(1950-1990)复变方法在断裂力学中的应用情况。通过分析归纳,详细地论述了英国英格兰德(A.H.England)以及中国唐立民、路见可等学者对复变方法的总结和发展,以此反映出当时复变方法的发展情况。4.分析研究了20世纪90年代以后复变方法在断裂力学中的发展情况。在这一时期,复变方法的应用范围从经典材料扩展到新型材料,同时将保角变换从有理函数推广到了无理函数。重点研究了范天佑研究团队在断裂力学复变方法中取得的成就和产生的影响。5.研究了复变方法在固体准晶以及压电准晶中的应用及其发展情况。受现有文献的启发,利用复变方法讨论了直位错和线性力作用下点群10十次对称二维准晶的弹性场以及一维六方压电准晶材料含运动螺型位错的弹性问题。通过研究发现,复变方法在断裂力学中的应用和发展具有如下几个特点:1、其发展遵循由慢到快、由点到面的整体规律;2、早期的应用地域分布不均衡,缺少国际性交流;3、21世纪以来应用的深度和广度不断加大,学科融合进一步加强;4、中国学者对复变方法的应用和发展做出了重要的贡献。
闵信哲[8](2021)在《预应力CFRP板加固混凝土受弯构件疲劳性能研究》文中研究说明碳纤维复合材料(Carbon Fiber Reinforced Plastic,简称CFRP)以其轻质高强、耐腐蚀、抗疲劳等诸多优点被学界所关注,在工程结构的抗弯加固中得到了广泛的应用,在部分应用场景中甚至起到了比外贴钢板更好的加固效果。然而,由于CFRP为纯弹性材料无法产生塑性变形,同时在外贴CFRP片材加固时无法设置有效的抗剪连接键,因此CFRP片材的剥离问题逐渐被发现和重视。目前,对于CFRP片材加固混凝土受弯构件的静力性能研究已较为成熟,而对其疲劳性能的研究还值得进一步补充和深入。为了探究预应力CFRP板加固混凝土受弯构件在疲劳荷载下的性能以及CFRP板的疲劳剥离开展行为,本文针对CFRP板-混凝土界面和预应力CFRP板加固混凝土梁开展了试验研究和相应的理论分析,主要研究内容和成果如下:(1)针对CFRP板-混凝土粘结界面开展了 1 1个试件的界面单剪静力或疲劳试验。其中,界面静力试验主要研究了当CFRP板粘结长度超过其有效粘结长度Le时的界面极限承载力以及静载下界面的破坏模式;疲劳试验主要研究了不同疲劳荷载上限Pmax和疲劳荷载下限Pmin时界面的疲劳性能,研究变量主要为疲劳荷载幅值(疲劳荷载上、下限的差值)和疲劳荷载水平(疲劳荷载上、下限的均值)。研究表明,CFRP板-混凝土界面在承受静力或疲劳加载时的破坏模式均表现为CFRP板的剥离破坏,破坏面均在浅层混凝土中。静力与疲劳试件剥离破坏的主要区别体现在剥离开展的阶段,静载时CFRP板会在界面达到其极限承载力时发生快速的连续破坏,而疲劳加载时CFRP板的剥离会随着疲劳加载次数的增加而逐步开展。并且,当CFRP板上的疲劳荷载上限Pmax小于0.55倍的界面静载极限承载力Pu时,界面在200万次疲劳加载后不会发生疲劳破坏,CFRP板的疲劳剥离也未开展,同时200万次疲劳加载后的界面剩余承载力与静载试件的极限承载力基本一致;(2)CFRP板-混凝土界面的疲劳试验表明,CFRP板的疲劳剥离开展表现出“前期快,中期减缓,最终突然破坏”的基本特征。CFRP板的疲劳剥离开展速率直接决定了界面的疲劳寿命。试验表明,当界面承受相同疲劳荷载幅,疲劳荷载水平的提升将导致界面疲劳寿命的急剧降低,而疲劳荷载上限Pmax相同但疲劳荷载下限Pmin不同的试件则表现出相近的疲劳寿命。说明CFRP板-混凝土界面对疲劳荷载上限Pmax更为敏感。因此对界面进行疲劳分析时必须同时考虑疲劳荷载幅值和疲劳荷载水平的共同影响;(3)基于断裂力学和能量法的基本原理,提出了“FRP疲劳剥离开展速率预测模型”。该模型以相对疲劳应力幅ΔS和相对疲劳应力水平S的乘积S(S=ΔS.S)作为参量,同时考虑了已剥离FRP对其后续疲劳剥离开展速率的影响对模型进行了修正。通过与试验实测数据的对比证明该模型预测合理准确,能够较好地展现FRP疲劳剥离时的基本特征,为之后的CFRP板加固混凝土梁整体疲劳性能分析打下了基础;(4)本文还开展了 6根预应力/非预应力CFRP板加固混凝土梁的静力或疲劳性能试验研究。试验包括2根静力试验梁和4根疲劳试验梁,静力和疲劳试验梁中各包含1根非预应力CFRP板加固混凝土梁,其余的试验梁均为预应力CFRP板加固混凝土梁,设计有效预应力σpe=1000MPa。加固梁的静载试验主要研究了预应力/非预应力CFRP板加固混凝土梁的极限承载力和破坏模式;疲劳试验主要研究了疲劳荷载水平和有效预应力对加固梁疲劳性能的影响。静载试验发现加固梁的静载破坏模式为加载点下截面受压区顶部混凝土压碎,试验表明预应力的施加能够有效提高加固梁的开裂荷载、屈服荷载和极限承载力,但会牺牲部分的破坏延性;疲劳试验发现加固梁疲劳破坏模式均为加载点下截面的钢筋疲劳断裂,疲劳加载过程中加固梁的受拉钢筋应力、受拉钢筋应力幅、加固梁跨中挠度等均呈现出“快-慢-快”的三阶段发展规律。在静力和疲劳试验中均发现了 CFRP板的剥离开展,剥离均起始于加载点下截面,剥离开展方向均指向该加载点的相邻支座方向。同时,试验还观察到CFRP板剥离开展所导致的截面应力重分布现象,说明剥离是CFRP板加固混凝土梁承受荷载时不可忽视的部分;(5)本文基于条带法和分段线性原理,编制了预应力CFRP板加固混凝土受弯构件疲劳损伤全过程非线性分析程序。该程序中充分考量了包括钢筋、混凝土和CFRP板的疲劳损伤模型及相应破坏准则,同时考虑了 CFRP板剥离造成的截面应力重分布。通过与试验结果的比对证明了该分析方法的有效性。随后,本文进行了大量的参数分析,定量地研究了疲劳荷载水平、有效预应力大小、混凝土强度等级和CFRP板剥离对加固梁疲劳寿命的影响。同时,为了更强的工程应用价值,本文提出了针对不同预应力水平的预应力CFRP板加固混凝土梁换算截面受拉边缘拉应力限值[σc0db,2E6],当加固梁的换算截面受拉边缘拉应力小于该限值时,在200万次的疲劳加载过程中将不会发生CFRP板的疲劳剥离开展,CFRP板将始终与被加固混凝土梁保持良好的粘结。
冯新[9](2020)在《螺栓连接木结构构件横纹受力性能研究》文中提出现代木结构是一种全生命周期低碳绿色建筑,其内部构件荷载的传递和建筑造型设计均离不开金属连接件的使用。木结构螺栓连接节点对结构整体性能起着决定性作用,横纹工作应力在连接节点中不可避免,且连接节点横纹方向的劈裂破坏,严重影响着现代木结构的安全。如何优化木结构螺栓连接节点设计,以免其发生脆性劈裂破坏显得尤为重要。因此,开展木结构螺栓连接横纹受力性能的研究,将推动木结构螺栓连接设计理论的更新和完善,具有重要的理论意义和应用价值。本文采用理论分析、试验研究和数值模拟相结合的方式,对木结构螺栓连接节点的横纹受力性能进行了深入系统的研究。首先,开展了兴安落叶松的相关强度指标、弹性常数和断裂能量的研究。其次,基于滑移线理论和木材横纹局部受压模型,研究了木材横纹销槽承压强度计算分析模型;结合销槽承压强度试验研究、数字图像相关技术(Digital Image Correlation)和有限元数值模拟,对计算分析模型进行了修正和优化;考虑螺栓数量的影响,对木结构螺栓连接横纹销槽承压破坏承载力进行了分析和试验研究。然后,基于断裂力学理论和试验研究,研究了木结构螺栓连接横纹受力木材劈裂破坏机理及承载力计算方法。最后,基于欧洲屈服模式承载力计算方法和木材劈裂承载力计算方法,研究了木结构螺栓连接横纹承载力的设计方法,并进行了试验验证。主要研究结论如下:1.基于木材横纹局部受压计算模型,考虑螺栓与木材的局部接触行为及销槽承压应力的传递路径和影响范围,构建了木材横纹销槽承压强度计算的半经验模型。基于欧洲屈服模式理论,提出了木结构螺栓连接销槽承压破坏承载力计算模型。2.通过标准小试件和简支梁试件的试验研究,揭示了木材横纹销槽承压破坏机理,证明了目前相关规范所规定的木材横纹销槽承压强度计算方式,不适用于木结构螺栓连接横纹受力的构件,提出了一种木材横纹销槽承压强度的标准试验方法,优化了木材横纹销槽承压强度计算模型,模型预测值与实测值之比的平均值为 1.05。通过引入有效螺栓数量参数,优化并验证了木结构螺栓连接销槽承压破坏承载力计算模型,模型预测值与实测值之比的平均值为1.08。3.DIC技术测试结果和ABAQUS有限元数值模拟结果得到了销槽承压应力的局部影响范围和应力传递路径,证实了销槽承压强度计算半经验模型的可靠性,并与试验结果形成了相互印证。4.基于线弹性断裂力学理论和弹性地基梁理论,并考虑连接节点数量的影响,提出了 2个木结构螺栓连接横纹劈裂承载力计算的半经验模型。通过木结构螺栓连接劈裂承载力的试验研究,揭示了木材横纹劈裂破坏机理,得到了构件截面尺寸、有效跨高比、连接节点的高度和宽度、连接节点的相对高度、位置和数量,以及螺栓的直径和数量等参数对横纹劈裂承载力的影响规律;优选出了基于线弹性断裂力学理论的半经验模型作为木结构螺栓连接横纹劈裂承载力计算模型。锯材木梁试验结果与模型计算结果之比的平均值为0.95,胶合木梁试验结果与模型计算结果之比的平均值为1.01,建议连接节点相对高度的取值范围为0.2≤α≤0.75。5.基于胶合木简支梁螺栓连接横纹承载力的试验研究,验证了所提出的木结构螺栓连接横纹销槽承压破坏承载力计算半经验模型和横纹劈裂承载力计算半经验模型的可靠性和适用性,横纹承载力试验结果与模型计算结果之比的平均值为1.06。通过取两者中的较小值作为木结构螺栓连接横纹承载力计算值,基于设计优化,可以避免木结构螺栓连接发生横纹劈裂破坏。本文提出的木结构螺栓连接横纹承载力计算半经验模型,可以为国家现行标准《木结构设计标准》GB 50005-2017相关条款的修订提供参考。
莫德凯[10](2020)在《基于损伤等效弹性性能的钢筋混凝土梁数值模拟研究》文中进行了进一步梳理钢筋混凝土材料目前仍是在工业及民用建筑中应用最为广泛的建筑材料。随着建筑结构形式日益复杂,有限元仿真逐渐成为研究钢筋混凝土结构性能的主要手段,然而对于大型建筑结构目前常用的有限元技术很难兼顾细节和整体的力学性能分析。本文从细观力学角度建立了考虑拉伸损伤的横观各向同性钢筋混凝土单胞模型,并采用自编USDFLD二次开发子程序对钢筋混凝土梁四点弯试验进行了模拟。全文主要研究内容和结论如下:(1)采用细观力学均匀化理论方法建立了考虑拉伸损伤的横观各向同性钢筋混凝土单胞分析模型。在未受损的弹性阶段,基于Mori-Tanaka理论得到了钢筋混凝土的各向等效弹性性能。随着钢筋混凝土单胞轴向拉应力不断增大,采用考虑随机开裂的ACK理论推导得到了混凝土开裂及界面脱粘后钢筋混凝土单胞的轴向等效性能,分析结果表明单胞轴向等效弹性性能随着混凝土的开裂而逐渐下降,开裂饱和后等效性能趋于稳定。此外,对单胞不同钢筋体分比下各向等效性能的参数分析表明,钢筋混凝土单胞弹性性能的理论分析模型比较合理。(2)基于钢筋混凝土单胞在轴向拉伸作用下的弹性性能损伤分析模型,编制了ABAQUS有限元分析平台下的USDFLD用户自定义场变量子程序。通过单一单元模型的单轴加卸载模拟,表明本文的损伤分析模型能够较好描述钢筋混凝土等效材料性能的拉伸损伤过程,不同轴向拉伸应力水平下的割线模量也与理论值吻合,表明该自定义场变量子程序USDFLD的合理性及有效性,证明了该弹性性能损伤分析模型的准确性。(3)制作了8根具有不同配筋形式的钢筋混凝土梁,并完成了梁的四点弯曲试验。试验结果表明,随着配筋率的增大,梁弹性阶段的弯曲刚度逐渐增大,极限荷载也随之提高。纵筋配筋率较低时梁的弯剪段承载力相对较强,梁在纯弯段呈现正截面破坏,裂缝主要出现于试验梁跨中纯弯段且与梁轴线基本垂直,最终跨中顶部混凝土被压碎。纵筋配筋率较高时梁的纯弯段承载力相对较强,梁在弯剪段呈现斜截面破坏,四点弯曲试验梁两侧的弯剪段斜裂缝发展丰富,最终主斜裂缝贯穿试验梁时构件发生破坏。(4)把受拉钢筋和周围的混凝土等效成横观各向同性体,采用钢筋混凝土单胞损伤分析模型和自编USDFLD子程序,建立了钢筋混凝土梁四点弯试验的有限元改进模型。对试验梁改进模型中相关的细观参数进行了敏感性分析,并与实测试验数据进行对比,给出了细观参数的合理取值范围。采用改进模型和典型的嵌入式模型分别对试验梁进行模拟,模拟结果从细观层面解释了四点弯试验下钢筋混凝土梁的细观破坏机制,与试验结果的对比验证了本文基于钢筋混凝土等效性能进行有限元模拟的有效性及准确性。
二、具有中心裂纹面内纯弯带板应力场分析和断裂准则的研究(论文开题报告)
(1)论文研究背景及目的
此处内容要求:
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景,再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题,并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例:
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
(2)本文研究方法
调查法:该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法:用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法:通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法:通过调查文献来获得资料,从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法:依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法:对研究对象进行“质”的方面的研究,这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法:通过具体的数字,使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法:运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法:这是社会科学用来分析社会现象的一种方法,从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法:通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、具有中心裂纹面内纯弯带板应力场分析和断裂准则的研究(论文提纲范文)
(1)玻璃结构金属植入节点力学性能研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
第1章 绪论 |
1.1 课题研究的目的及意义 |
1.2 玻璃结构节点研究现状 |
1.2.1 玻璃结构螺栓节点 |
1.2.2 玻璃结构粘接节点 |
1.2.3 玻璃结构混合连接节点 |
1.2.4 文献概述小结 |
1.3 本文主要研究内容及方法 |
第2章 离子性胶片粘接性能研究 |
2.1 引言 |
2.2 试验方案 |
2.2.1 试件设计 |
2.2.2 测点布置及加载方案 |
2.3 试验结果 |
2.3.1 剪切试验 |
2.3.2 拉伸试验 |
2.4 粘接性能分析 |
2.4.1 剪切粘接 |
2.4.2 拉伸粘接 |
2.4.3 应力-应变关系 |
2.4.4 损伤准则 |
2.5 有限元分析 |
2.5.1 Abaqus软件介绍 |
2.5.2 模型建立 |
2.5.3 模型计算结果与试验结果对比 |
2.6 承载力计算方法 |
2.7 本章小结 |
第3章 金属植入连接抗拉拔力学性能研究 |
3.1 引言 |
3.2 试验方案 |
3.2.1 试件设计 |
3.2.2 加载方案 |
3.2.3 测点布置 |
3.3 试验结果及分析 |
3.3.1 试验现象及破坏形态 |
3.3.2 试验数据 |
3.3.3 承载力计算方法 |
3.4 有限元分析 |
3.4.1 材料属性 |
3.4.2 边界条件及网格划分 |
3.4.3 计算结果对比 |
3.4.4 理论解修正 |
3.4.5 参数分析 |
3.5 本章小结 |
第4章 金属植入节点抗剪及抗弯力学性能研究 |
4.1 引言 |
4.2 试验方案 |
4.2.1 试件设计 |
4.2.2 加载方案及测点布置 |
4.3 试验结果及分析 |
4.3.1 试验现象及破坏形态 |
4.3.2 初始刚度及峰值荷载 |
4.3.3 荷载-位移曲线 |
4.3.4 弯矩-转角曲线 |
4.4 金属植入节点承载力计算方法 |
4.4.1 弯剪节点 |
4.4.2 纯弯节点 |
4.5 有限元分析 |
4.5.1 分析模型建立 |
4.5.2 模型计算结果 |
4.5.3 参数分析 |
4.6 本章小结 |
第5章 金属植入节点设计方法 |
5.1 引言 |
5.2 材料力学性能 |
5.2.1 玻璃材料 |
5.2.2 离子性胶片 |
5.2.3 金属件 |
5.3 构造要求 |
5.3.1 玻璃 |
5.3.2 预埋件 |
5.3.3 连接件 |
5.4 金属植入节点承载力设计方法 |
5.4.1 金属植入连接部分承载力计算 |
5.4.2 螺栓连接部分承载力计算 |
5.4.3 节点极限承载力校核流程 |
5.5 金属植入节点弯矩-转角曲线设计方法 |
5.5.1 欧洲钢结构设计规范节点分类方法 |
5.5.2 钢结构节点分类方法对于玻璃结构的适用性验证 |
5.5.3 金属植入节点弯矩-转角曲线设计方法 |
5.6 本章小结 |
第6章 结论与展望 |
6.1 结论 |
6.2 展望 |
参考文献 |
附录 Ⅰ 不锈钢拉伸力学性能试验 |
个人简历和攻读学位期间发表的学术成果 |
致谢 |
(2)微梁键基近场动力学与有限元梁耦合建模研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
1 绪论 |
1.1 课题研究背景与意义 |
1.2 近场动力学理论简介 |
1.3 国内外研究现状 |
1.3.1 键基理论的发展 |
1.3.2 耦合方法的发展 |
1.4 论文的主要内容及章节设置 |
1.4.1 论文研究内容 |
1.4.2 技术路线 |
2 微梁键基近场动力学梁模型和有限元梁模型简介 |
2.1 微梁键基近场动力学梁模型 |
2.1.1 近场动力学梁模型的轴向变形 |
2.1.2 近场动力学梁模型的扭转变形 |
2.1.3 近场动力学梁模型的弯曲变形 |
2.2 有限单元梁模型 |
2.2.1 轴向变形 |
2.2.2 扭转变形 |
2.2.3 弯曲变形 |
2.3 本章小结 |
3 微梁键基近场动力学梁模型的数值求解方法 |
3.1 非连续伽辽金数值求解方法实现 |
3.1.1 非连续伽辽金单元 |
3.1.2 推导过程 |
3.1.3 体积修正算法 |
3.1.4 数值算例验证 |
3.2 模拟结构断裂过程的隐式求解方法 |
3.3 本章小结 |
4 近场动力学梁模型与有限元梁模型耦合的实现 |
4.1 耦合模型的方程和总势能 |
4.2 不同模型之间的参数等效 |
4.3 耦合过程的实现 |
4.4 本章小结 |
5 算法应用实例 |
5.1 静态分析算例 |
5.1.1 承受集中载荷的直梁结构 |
5.1.2 承受集中载荷的直梁框架 |
5.1.3 空间梁结构 |
5.2 断裂分析 |
5.2.1 承受集中载荷的直梁断裂分析 |
5.2.2 空间梁结构断裂分析 |
5.3 本章小结 |
结论 |
参考文献 |
致谢 |
(3)基于XFEM的加筋板结构疲劳裂纹扩展模拟方法研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
1 绪论 |
1.1 研究背景及意义 |
1.2 国内外研究现状 |
1.2.1 疲劳寿命预测方法发展概述 |
1.2.2 扩展有限元法模拟裂纹扩展发展现状 |
1.2.3 加筋板结构疲劳断裂特性研究现状 |
1.3 本文主要研究内容 |
2 裂纹扩展理论基础 |
2.1 基于XFEM的裂纹属性定义 |
2.1.1 位移场 |
2.1.2 控制方程 |
2.1.3 离散方程 |
2.1.4 水平集函数 |
2.2 应力强度因子计算原理 |
2.2.1 传统J积分计算应力强度因子 |
2.2.2 相互作用积分计算应力强度因子 |
2.3 裂纹扩展准则 |
2.4 裂纹扩展速率方程 |
2.5 本章小结 |
3 含裂纹加筋板结构疲劳裂纹扩展方法模拟研究 |
3.1 应力强度因子收敛性及精度控制方法研究 |
3.1.1 ABAQUS_XFEM中应力强度因子计算特点 |
3.1.2 三维相互作用积分等参变换 |
3.1.3 基于XFEM的数值积分方案 |
3.1.4 应力强度因子收敛判定准则 |
3.2 空间立体结构裂尖定位与识别方法研究 |
3.2.1 裂纹几何装配形状更新 |
3.2.2 坐标系自动建立及转化机制 |
3.2.3 单元集合识别法 |
3.3 裂纹跨筋扩展模拟方法研究 |
3.4 逐周期寿命计算法 |
3.5 含裂纹加筋板结构疲劳裂纹跨筋扩展分析流程 |
3.6 本章小结 |
4 含孔矩形板疲劳裂纹扩展试验 |
4.1 试验设计说明 |
4.1.1 试验目的与概述 |
4.1.2 试验机与试验夹具 |
4.1.3 试件介绍与材料特性 |
4.1.4 试验数据处理方法 |
4.2 有限元模型加载及边界约束 |
4.3 数值程序计算结果验证 |
4.3.1 试验结果统计分析 |
4.3.2 应力强度因子计算精度及收敛性分析 |
4.3.3 裂纹扩展路径分析 |
4.3.4 裂纹扩展寿命分析 |
4.4 本章小结 |
5 含裂纹加筋板结构疲劳裂纹扩展试验算例验证 |
5.1 含组合裂纹加筋板结构疲劳裂纹扩展试验算例验证 |
5.1.1 试验试件及试验环境介绍 |
5.1.2 有限元模型介绍 |
5.1.3 拉伸载荷下裂纹扩展路径及应力场分析 |
5.1.4 拉伸载荷下数值计算结果对比 |
5.1.5 弯曲载荷下裂纹扩展路径及应力场分析 |
5.1.6 弯曲载荷下数值计算结果对比 |
5.2 整体加筋壁板中心裂纹跨筋扩展试验算例验证 |
5.2.1 试验试件及试验环境介绍 |
5.2.2 有限元模型介绍 |
5.2.3 裂纹扩展路径及应力场分析 |
5.2.4 数值计算结果对比 |
5.3 蜂窝型金属夹芯复合结构多裂尖疲劳裂纹跨筋扩展试验算例验证 |
5.3.1 试验试件及试验环境介绍 |
5.3.2 有限元模型介绍 |
5.3.3 裂纹扩展路径及应力场分析 |
5.3.4 数值计算结果对比 |
5.4 本章小结 |
结论 |
参考文献 |
攻读硕士学位期间发表学术论文情况 |
致谢 |
(4)正交异性钢桥面板焊接细节应力分析与疲劳特性(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
1 绪论 |
1.1 选题背景及意义 |
1.2 国内外研究现状 |
1.2.1 理论与试验研究 |
1.2.2 抗疲劳设计优化 |
1.2.3 疲劳性能评估与寿命预测 |
1.3 研究内容及技术路线 |
1.3.1 研究对象 |
1.3.2 研究内容 |
1.3.3 技术路线 |
2 横隔板弧形缺口焊缝细节多轴疲劳性能研究 |
2.1 焊缝细节多轴疲劳效应判定依据 |
2.1.1 单轴疲劳和多轴疲劳的区别 |
2.1.2 一点的应力状态 |
2.1.3 多轴疲劳效应判定依据 |
2.2 多轴疲劳寿命评估中的双参数临界面法及零点结构应力 |
2.2.1 基于临界面理论的双参数临界面法 |
2.2.2 零点结构应力 |
2.3 足尺模型疲劳试验 |
2.3.1 模型尺寸及加载、测试方案 |
2.3.2 疲劳裂纹的萌生及扩展 |
2.3.3 静载试验结果 |
2.4 基于双参数临界面法的焊缝细节多轴疲劳寿命评估 |
2.4.1 多轴疲劳效应判定及零点位置确定 |
2.4.2 焊缝细节疲劳寿命评估结果分析 |
2.5 本章小结 |
3 基于多目标约束优化的弧形缺口构造设计 |
3.1 弧形缺口焊接细节疲劳性能分析 |
3.1.1 基于子模型技术的焊接细节应力响应分析 |
3.1.2 弧形缺口焊接细节应力响应对轮载作用位置的敏感性 |
3.1.3 基于热点应力法的焊接细节疲劳寿命评估 |
3.2 弧形缺口曲率及横隔板厚度对易损细节疲劳强度的影响 |
3.2.1 疲劳强度影响因素 |
3.2.2 疲劳强度分析 |
3.3 多目标约束优化模型的构造及求解 |
3.3.1 多目标约束优化的数学模型 |
3.3.2 多目标约束优化的基本求解方法 |
3.3.3 目标函数及约束条件的构造 |
3.3.4 基于加权组合法的多目标优化模型求解 |
3.4 本章小结 |
4 考虑焊接残余应力的面板-U肋焊缝局部应力分析 |
4.1 焊接物理过程基础及热弹塑性法原理 |
4.1.1 焊接引起的残余应力及其影响 |
4.1.2 三维瞬态焊接温度场及传热定律 |
4.1.3 基于热弹塑性理论的焊接过程数值模拟 |
4.2 面板-U肋连接焊缝焊接过程数值模拟及结果分析 |
4.2.1 计算模型及“热-力”耦合方式 |
4.2.2 焊接温度场及残余应力场分布特性 |
4.2.3 沿面板厚度焊接残余应力的分布模型 |
4.3 焊接残余应力与外荷载组合作用下面板-U肋焊接部位受力特征 |
4.3.1 基于初应力场的焊接残余应力与外荷载的组合 |
4.3.2 不同荷载组合作用下面板-U肋焊缝受力特征 |
4.3.3 不同荷载组合作用下面板沿厚度的应力分布模型 |
4.4 循环加载下面板-U肋焊缝残余应力释放 |
4.4.1 焊接残余应力的释放 |
4.4.2 循环塑性本构模型及有限元分析模型 |
4.4.3 残余应力释放影响因素 |
4.4.4 沿面板厚度方向残余应力分布变化 |
4.4.5 残余应力释放预测公式 |
4.5 本章小结 |
5 采用UHPC铺装的轻型组合桥面结构疲劳性能研究 |
5.1 钢-UHPC轻型组合桥面板疲劳性能试验 |
5.1.1 模型尺寸及材料特性 |
5.1.2 加载、测试方案 |
5.1.3 试验结果分析 |
5.2 铺装层设计参数对UHPC受力影响 |
5.2.1 UHPC铺装层设计方案 |
5.2.2 剪力钉布置间距 |
5.2.3 UHPC厚度及钢筋间距 |
5.3 弧形缺口焊缝细节可靠度评估 |
5.3.1 疲劳极限状态方程的建立 |
5.3.2 可靠指标计算 |
5.3.3 弧形缺口焊缝细节可靠度分析 |
5.4 横肋高度与UHPC层厚度的匹配设计 |
5.4.1 匹配参数确定 |
5.4.2 参数敏感性分析 |
5.4.3 基于可靠度指标的横肋高度与UHPC厚度设计 |
5.5 本章小结 |
6 结论与展望 |
6.1 结论 |
6.2 展望 |
致谢 |
参考文献 |
附录 A 荷载-应力变化曲线 |
附录 B 不同加载工况下的应力云图 |
附录 C 不同加载工况下面板下缘应力分布 |
附录 D 不同加载工况下沿面板厚度应力分布 |
附录 E 模型制作及材料性能测试流程 |
攻读学位期间的研究成果 |
(5)考虑90°子铺层与纤维粘结的T300/69层合板断裂韧性研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第1章 绪论 |
1.1 课题背景和意义 |
1.2 复合材料断裂研究现状 |
1.2.1 断裂力学发展历史 |
1.2.2 复合材料研究现状 |
1.3 本文创新点 |
1.4 主要研究内容及章节安排 |
1.4.1 研究内容技术路线 |
1.4.2 章节安排 |
第2章 复合材料的断裂与桥联模型的应用 |
2.1 复合材料断裂力学基本原理 |
2.2 断裂力学中的能量原理 |
2.2.1 能量释放率 |
2.2.2 能量释放率G与应力强度因子K的关系 |
2.3 复合材料的损伤与损伤特性 |
2.4 桥联模型 |
2.5 本章小结 |
第3章 含裂纹复合材料层合板有限元模拟 |
3.1 引言 |
3.2 ABAQUS软件和XFEM方法 |
3.3 扩展有限元计算分析 |
3.3.1 计算控制参数设定 |
3.3.2 中心贯穿裂纹复合材料层合板有限元模拟结果 |
3.3.3 归一化应变能释放率 |
3.4 本章小结 |
第4章 T300/69 复合材料层合板紧凑拉伸试验 |
4.1 引言 |
4.2 紧凑拉伸试验 |
4.2.1 紧凑拉伸试验件 |
4.2.2 试验设备 |
4.2.3 常规力学性能 |
4.2.4 紧凑拉伸试验 |
4.3 紧凑拉伸试验结果及分析 |
4.3.1 载荷—位移曲线 |
4.3.2 T300/69 复合材料层合板不同铺层断口分析 |
4.3.3 试验结果 |
4.3.4 断裂时间对比分析 |
4.4 本章小结 |
第5章 T300/69 复合材料层合板断裂韧性修正模型 |
5.1 引言 |
5.2 T300/69 复合材料层合板断裂韧性修正 |
5.2.1 多向层合板的断裂韧性 |
5.2.2 复合材料的细观分析 |
5.2.3 考虑90°铺层及纤维脱粘的断裂韧性计算方法 |
5.3 结果对比验证 |
5.4 本章小结 |
总结与展望 |
总结 |
展望 |
参考文献 |
致谢 |
附录A 攻读学位期间发表的科研成果 |
(6)中国桥梁工程学术研究综述·2021(论文提纲范文)
0引言(东南大学王景全老师提供初稿) |
1 桥梁工程研究新进展(东南大学王景全老师提供初稿) |
1.1新材料促进桥梁工程技术革新 |
1.2桥梁工业化进程与智能建造技术取得长足发展 |
1.3桥梁抗灾变能力显着提高 |
1.4桥梁智能化水平大幅提升 |
1.5跨海桥梁深水基础不断创新 |
2桥梁结构设计 |
2.1桥梁作用及分析(同济大学陈艾荣老师、长安大学韩万水老师、河北工程大学刘焕举老师提供初稿) |
2.1.1汽车作用 |
2.1.2温度作用 |
2.1.3浪流作用 |
2.1.4分析方法 |
2.1.5展望 |
2.2钢桥及组合结构桥梁(西南交通大学卫星老师提供初稿) |
2.2.1新型桥梁用钢的研发 |
2.2.2焊接节点疲劳性能 |
2.2.3钢结构桥梁动力行为 |
2.2.4复杂环境钢桥服役性能 |
2.2.5组合结构桥梁空间力学行为 |
2.2.6组合结构桥梁关键构造力学行为 |
2.2.7展望 |
2.3高性能材料 |
2.3.1超高性能混凝土(湖南大学邵旭东老师提供初稿) |
2.3.2工程水泥基复合材料(西南交通大学张锐老师提供初稿) |
2.3.3纤维增强复合材料(北京工业大学刘越老师提供初稿) |
2.3.4智能材料(西南交通大学勾红叶老师提供初稿) |
2.3.5展望 |
2.4桥梁基础工程(同济大学梁发云老师提供初稿) |
2.4.1深水桥梁基础形式 |
2.4.2桥梁基础承载性能分析 |
2.4.3桥梁基础动力特性分析 |
2.4.4深水桥梁基础工程面临的挑战 |
3桥梁建造新技术 |
3.1钢结构桥梁施工新技术(西南交通大学卫星老师提供初稿) |
3.1.1钢结构桥梁工程建设成就 |
3.1.2焊接制造新技术 |
3.1.3施工新技术 |
3.2桥梁快速建造技术(北京工业大学贾俊峰老师提供初稿) |
3.2.1预制装配桥梁上部结构关键技术 |
3.2.2预制装配桥墩及其抗震性能研究进展 |
3.2.2.1灌浆/灌缝固定连接预制桥墩及其抗震性能 |
3.2.2.2无黏结预应力连接预制桥墩及其抗震性能 |
3.3桥梁建造技术发展态势分析 |
4桥梁运维 |
4.1监测与评估(浙江大学叶肖伟老师、湖南大学孔烜老师、西南交通大学崔闯老师提供初稿) |
4.1.1监测技术 |
4.1.2模态识别 |
4.1.3模型修正 |
4.1.4损伤识别 |
4.1.5状态评估 |
4.1.6展望 |
4.2智能检测(西南交通大学勾红叶老师提供初稿) |
4.2.1智能检测技术 |
4.2.2智能识别与算法 |
4.2.3展望 |
4.3桥上行车安全性(中南大学国巍老师提供初稿) |
4.3.1风荷载作用下桥上行车安全性 |
4.3.1.1车-桥气动参数识别 |
4.3.1.2风载作用下桥上行车安全性评估 |
4.3.1.3风浪作用下桥上行车安全性 |
4.3.1.4风屏障对行车安全性的影响 |
4.3.2地震作用下行车安全性 |
4.3.2.1地震-车-桥耦合振动模型 |
4.3.2.2地震动激励特性的影响 |
4.3.2.3地震下桥上行车安全性评估 |
4.3.2.4车-桥耦合系统地震预警阈值研究 |
4.3.3长期服役条件下桥上行车安全性 |
4.3.4冲击系数与振动控制研究 |
4.3.4.1车辆冲击系数 |
4.3.4.2车-桥耦合振动控制方法 |
4.3.5研究展望 |
4.4加固与性能提升(西南交通大学勾红叶老师提供初稿) |
4.4.1增大截面加固法 |
4.4.2粘贴钢板加固法 |
4.4.3体外预应力筋加固法 |
4.4.4纤维增强复合材料加固法 |
4.4.5组合加固法 |
4.4.6新型混凝土材料的应用 |
4.4.7其他加固方法 |
4.4.8发展展望 |
5桥梁防灾减灾 |
5.1抗震减震(北京工业大学贾俊峰老师、中南大学国巍老师提供初稿) |
5.1.1公路桥梁抗震研究新进展 |
5.1.2铁路桥梁抗震性能研究新进展 |
5.1.3桥梁抗震发展态势分析 |
5.2抗风(东南大学张文明老师、哈尔滨工业大学陈文礼老师提供初稿) |
5.2.1桥梁风环境 |
5.2.2静风稳定性 |
5.2.3桥梁颤振 |
5.2.4桥梁驰振 |
5.2.5桥梁抖振 |
5.2.6主梁涡振 |
5.2.7拉索风致振动 |
5.2.8展望 |
5.3抗火(长安大学张岗老师、贺拴海老师、宋超杰等提供初稿) |
5.3.1材料高温性能 |
5.3.2仿真与测试 |
5.3.3截面升温 |
5.3.4结构响应 |
5.3.5工程应用 |
5.3.6展望 |
5.4抗撞击及防护(湖南大学樊伟老师、谢瑞洪、王泓翔提供初稿) |
5.4.1车撞桥梁结构研究现状 |
5.4.2船撞桥梁结构研究进展 |
5.4.3落石冲击桥梁结构研究现状 |
5.4.4研究展望 |
5.5抗水(东南大学熊文老师提供初稿) |
5.5.1桥梁冲刷 |
5.5.2桥梁水毁 |
5.5.2.1失效模式 |
5.5.2.2分析方法 |
5.5.3监测与识别 |
5.5.4结论与展望 |
5.6智能防灾减灾(西南交通大学勾红叶老师、哈尔滨工业大学鲍跃全老师提供初稿) |
6结语(西南交通大学张清华老师提供初稿) |
策划与实施 |
(7)断裂力学中复变方法的应用与发展研究(1909-2019)(论文提纲范文)
中文摘要 |
abstract |
第1章 导论 |
1.1 历史背景及选题意义 |
1.1.1 断裂现象与断裂力学 |
1.1.2 利用复变方法表述断裂现象的力学特征 |
1.1.3 复变方法应用于断裂力学的重要意义和价值 |
1.2 国内外研究现状 |
1.2.1 对断裂力学理论发展历史的研究 |
1.2.2 对复变函数理论发展进程的研究 |
1.2.3 对断裂力学中复变方法的应用研究 |
1.3 问题的提出研究方法和思路 |
1.3.1 问题的提出 |
1.3.2 研究方法和思路 |
1.4 本文创新点 |
第2章 断裂力学的形成与发展 |
2.1 断裂力学产生的早期准备——英格里斯解 |
2.2 格里菲斯与“表面能”概念的提出 |
2.3 奥罗万对格里菲斯理论的理解与发展 |
2.4 欧文以及应力强度因子 |
2.5 中国学者对断裂力学的形成所作的贡献 |
第3章 20世纪初到中叶断裂力学中复变方法的应用缘起和初步发展 |
3.1 复变函数理论发展概述 |
3.1.1 复数理论的萌芽 |
3.1.2 复数理论的发展 |
3.1.3 复变函数理论的系统化 |
3.2 科洛索夫所做的开创性工作及其影响 |
3.3 穆斯海利什维利与他的平面弹性理论经典论着 |
3.3.1 穆斯海利什维利的生平简介 |
3.3.2 穆斯海利什维利的专着《数学弹性力学的几个基本问题》 |
3.3.3 《数学弹性力学的几个基本问题》中的复变函数思想 |
第4章 20世纪中后期(1950-1990)复变方法在断裂力学中的应用情况 |
4.1 英格兰德对弹性力学中复变方法的总结 |
4.2 中国学者对复变方法的发展 |
第5章 20世纪90年代后复变方法在经典断裂领域的发展 |
5.1 断裂动力学问题的求解 |
5.2 在单一缺陷问题中的应用 |
5.3 在孔边裂纹缺陷上的应用 |
5.4 复合材料断裂复变方法 |
第6章 复变方法在新型材料断裂力学中的应用 |
6.1 固体准晶的发现 |
6.2 复变方法在固体准晶弹性中的应用 |
6.2.1 一维准晶弹性复变方法 |
6.2.2 二维准晶弹性复变方法 |
6.2.3 三维准晶弹性复变方法 |
6.3 压电准晶材料中复变方法的应用 |
结论 |
参考文献 |
致谢 |
攻读博士期间发表的学术论文目录 |
(8)预应力CFRP板加固混凝土受弯构件疲劳性能研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第1章 绪论 |
1.1 研究背景与意义 |
1.2 FRP简介 |
1.3 FRP-混凝土界面的受力性能研究 |
1.4 FRP片材加固混凝土受弯构件疲劳性能研究 |
1.4.1 非预应力FRP片材加固混凝土受弯构件疲劳性能研究 |
1.4.2 预应力FRP片材加固混凝土受弯构件疲劳性能研究 |
1.4.3 外贴FRP片材加固混凝土受弯构件疲劳预测模型 |
1.5 本文主要研究内容 |
第2章 CFRP板-混凝土界面疲劳性能试验研究 |
2.1 引言 |
2.2 试验方案 |
2.2.1 试件设计与制作 |
2.2.2 试验材料 |
2.2.3 加载装置 |
2.2.4 加载方案 |
2.2.5 测点布置及测量方案 |
2.3 静载试验结果及分析 |
2.3.1 破坏模式 |
2.3.2 界面荷载-滑移响应分析 |
2.3.3 FRP应变分布分析 |
2.4 疲劳试验结果及分析 |
2.4.1 破坏模式与疲劳寿命 |
2.4.2 FRP应变分布 |
2.4.3 界面疲劳剥离开展 |
2.4.4 界面荷载-位移响应与刚度退化分析 |
2.5 本章小结 |
第3章 CFRP板-混凝土界面疲劳裂纹扩展研究 |
3.1 引言 |
3.2 FRP-混凝土界面疲劳裂纹开展速率表达式形式与基础参量的确定 |
3.2.1 裂纹尖端应力强度因子K |
3.2.2 Paris公式与Griffith准则 |
3.3 本文FRP-混凝土界面疲劳裂纹扩展速率的提出 |
3.3.1 FRP-混凝土界面裂纹能量释放率 |
3.3.2 本文提出的公式 |
3.3.3 参数C_1和m_1的确定 |
3.3.4 考虑已剥离FRP影响的修正FRP-混凝土界面裂纹扩展速率 |
3.4 FRP-混凝土界面疲劳裂纹开展长度的预测计算方法 |
3.5 CFRP板-混凝土界面疲劳寿命预测 |
3.6 本文模型验证 |
3.6.1 疲劳裂纹开展速率验证 |
3.6.2 疲劳裂纹开展长度验证 |
3.7 本章小结 |
第4章 预应力CFRP板加固混凝土梁静力及疲劳试验研究 |
4.1 引言 |
4.2 试验方案 |
4.2.1 试验梁设计与制作 |
4.2.2 预应力CFRP板加固试验梁的制作 |
4.2.3 试验材料 |
4.2.4 加载装置与加载方案 |
4.2.5 测点布置与测量方案 |
4.3 静载试验梁试验结果及分析 |
4.3.1 静载试验梁破坏形态及荷载位移响应分析 |
4.3.2 静载试验梁截面应力分析 |
4.4 疲劳试验梁试验结果分析 |
4.4.1 疲劳试验梁疲劳寿命与破坏形态 |
4.4.2 试验梁跨中挠度分析 |
4.4.3 普通受拉钢筋应变分析 |
4.4.4 CFRP板的应变分布与疲劳剥离开展分析 |
4.4.5 混凝土压应变分析 |
4.4.6 混凝土裂缝开展分析 |
4.5 本章小结 |
第5章 预应力CFRP板加固混凝土受弯构件疲劳损伤全过程非线性分析方法 |
5.1 引言 |
5.2 分析方法与基本理论 |
5.2.1 基本假定 |
5.3 各材料的疲劳损伤模型与破坏准则 |
5.3.1 混凝土的疲劳性能 |
5.3.2 钢筋的疲劳性能 |
5.3.3 CFRP板的疲劳性能 |
5.3.4 CFRP板的疲劳剥离开展 |
5.4 疲劳损伤全过程分析步骤及流程 |
5.5 计算结果与试验结果对比 |
5.6 参数分析 |
5.6.1 疲劳荷载水平的影响 |
5.6.2 有效预应力的影响 |
5.6.3 混凝土强度等级的影响 |
5.6.4 CFRP板剥离的影响 |
5.6.5 本文建议的加固梁换算截面受拉边缘拉应力限值 |
5.7 本章小结 |
第6章 结论与展望 |
6.1 主要结论 |
6.2 主要创新点 |
6.3 需进一步研究的问题 |
参考文献 |
攻读博士学位期间的主要成果 |
致谢 |
(9)螺栓连接木结构构件横纹受力性能研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
1 绪论 |
1.1 研究背景 |
1.2 现代木结构螺栓连接横纹受力研究现状 |
1.2.1 现代木结构螺栓连接横纹受力性能研究 |
1.2.2 现代木结构螺栓连接设计方法研究 |
1.3 本文主要研究工作 |
2 木材物理力学性能研究 |
2.1 木材的物理性能 |
2.1.1 木材的各向异性 |
2.1.2 木材含水率 |
2.1.3 木材密度 |
2.2 木材的力学性能 |
2.2.1 线弹性的刚度特性 |
2.2.2 破坏准则和强度性能 |
2.3 木材的断裂性能 |
2.3.1 裂纹的受力及方向 |
2.3.2 裂纹扩展的分析方法 |
2.3.3 断裂性能的测试方法 |
2.4 木材的力学性能指标试验研究 |
2.4.1 横纹抗拉强度 |
2.4.2 横纹抗压屈服强度 |
2.4.3 顺纹抗压强度 |
2.4.4 弹性模量 |
2.5 木材的临界能量释放率试验研究 |
2.6 本章小结 |
3 木结构螺栓连接木材横纹销槽承压性能研究 |
3.1 木材横纹销槽承压强度分析 |
3.1.1 滑移线理论 |
3.1.2 木材横纹局部受压计算模型 |
3.1.3 木材横纹销槽承压强度计算模型 |
3.1.4 木材横纹销槽承压强度计算模型适用性 |
3.2 木结构螺栓连接横纹销槽承压破坏承载力研究 |
3.3 木材横纹销槽承压强度试验研究 |
3.3.1 标准小试件 |
3.3.2 简支梁试件 |
3.3.3 销槽承压强度计算模型验证 |
3.4 木结构螺栓连接销槽承压破坏承载力试验研究 |
3.4.1 销槽承压破坏承载力试验 |
3.4.2 销槽承压破坏承载力计算模型验证 |
3.4.3 DIC测试结果分析 |
3.5 横纹销槽承压强度数值分析 |
3.5.1 二维模型分析 |
3.5.2 三维模型分析 |
3.6 本章小结 |
4 木结构螺栓连接木材横纹劈裂性能研究 |
4.1 木结构螺栓连接横纹劈裂破坏分析 |
4.1.1 基于断裂力学理论分析 |
4.1.2 基于最大应力准则和经验模型分析 |
4.2 木结构螺栓连接横纹劈裂承载力计算模型研究 |
4.2.1 基于线弹性断裂力学理论计算模型 |
4.2.2 基于弹性地基梁理论计算模型 |
4.3 木结构螺栓连接横纹劈裂承载力试验研究 |
4.3.1 试件设计 |
4.3.2 试验方法 |
4.3.3 试验结果及分析 |
4.4 木结构螺栓连接横纹劈裂承载力计算模型验证 |
4.5 本章小结 |
5 木结构螺栓连接横纹承载力研究 |
5.1 木结构螺栓连接横纹受力构件承载力分析 |
5.2 木结构螺栓连接横纹受力构件承载力试验研究 |
5.2.1 试件设计 |
5.2.2 试验方法 |
5.2.3 试验结果及分析 |
5.3 本章小结 |
6 结论与展望 |
6.1 主要结论 |
6.2 主要创新点 |
6.3 展望 |
参考文献 |
攻读学位期间的主要学术成果 |
致谢 |
(10)基于损伤等效弹性性能的钢筋混凝土梁数值模拟研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
第一章 绪论 |
1.1 研究内容及背景 |
1.2 国内外研究现状 |
1.2.1 钢筋混凝土界面的损伤演化分析 |
1.2.2 复合材料细观力学及单胞模型 |
1.2.3 等效弹性性能的研究现状 |
1.2.4 考虑材料损伤的均匀化方法研究现状 |
1.3 本文研究内容及章节安排 |
第二章 基于细观力学的钢筋混凝土单胞模型 |
2.1 引言 |
2.2 基本理论及方法概述 |
2.2.1 复合材料的基本概念及力学分析方法 |
2.2.2 横观各向同性材料工程弹性常数 |
2.2.3 细观力学均匀化理论 |
2.3 基于Mori-Tanaka模型的钢筋混凝土等效弹性性能 |
2.4 考虑轴向拉伸损伤的钢筋混凝土等效性能 |
2.4.1 ACK理论(Aveston-Cooper-Kelly theory) |
2.4.2 随机开裂理论 |
2.4.3 钢筋混凝土同心圆柱单胞模型轴向等效弹性性能分析 |
2.5 纵向拉伸等效强度 |
2.5.1 等强度纤维的分析 |
2.5.2 基于统计分析的强度理论 |
2.5.3 基于钢筋混凝土材料的单胞强度分析 |
2.6 钢筋混凝土单胞模型建立及等效弹性性能的分析 |
2.6.1 钢筋混凝土单胞模型的建立 |
2.6.2 钢筋混凝土单胞模型的各向等效性能分析 |
2.7 本章小结 |
第三章 钢筋混凝土等效性能的USDFLD子程序设计及验证 |
3.1 引言 |
3.2 用户自定义场变量子程序USDFLD简述 |
3.2.1 场变量及相关的材料属性 |
3.2.2 访问积分点处数据 |
3.2.3 计算相关的状态变量 |
3.3 基于钢筋混凝土单胞等效性能的USDFLD子程序设计及使用 |
3.3.1 程序需定义的场变量 |
3.3.2 子程序应用逻辑及钢筋混凝土等效性能的设置 |
3.3.3 单胞工程弹性常数的获取 |
3.4 USDFLD用户自定义场变量子程序可行性验证 |
3.5 本章小结 |
第四章 钢筋混凝土梁弯曲性能试验研究 |
4.1 引言 |
4.2 试验设计及制备加载 |
4.2.1 试验梁设计及测点布置 |
4.2.2 试件制备 |
4.2.3 试验加载流程 |
4.3 试验结果 |
4.3.1 试验破坏过程 |
4.3.2 各试验梁破坏形态分析 |
4.4 试验结果分析 |
4.4.1 荷载-跨中挠度变化曲线 |
4.4.2 荷载-跨中钢筋应变变化曲线 |
4.4.3 荷载-混凝土斜截面应变变化曲线 |
4.4.4 试验梁开裂荷载试验理论对比 |
4.4.5 试验梁截面弯曲刚度试验理论对比 |
4.5 本章小结 |
第五章 基于USDFLD的钢筋混凝土四点弯梁有限元模拟 |
5.1 引言 |
5.2 钢筋混凝土结构ABAQUS有限元建模方式 |
5.2.1 常用有限元建模方式 |
5.2.2 基于USDFLD的改进模型及对照嵌入式模型 |
5.3 模型基本概况 |
5.3.1 几何特征与边界条件 |
5.3.2 单元选择 |
5.4 模型材料属性定义 |
5.4.1 钢筋本构模型 |
5.4.2 混凝土CDP本构模型 |
5.4.3 钢筋混凝土等效材料本构关系 |
5.5 钢筋混凝土等效材料细观参数研究分析 |
5.5.1 钢筋体积分量V_s对宏观荷载-位移曲线影响 |
5.5.2 细观理论中Weibull分布参数对宏观荷载-位移曲线的影响 |
5.5.3 细观理论中常量t对宏观荷载-位移曲线的影响 |
5.5.4 改进模型模拟用细观参数取值 |
5.6 有限元结果模拟分析 |
5.6.1 钢筋混凝土梁破坏机理的有限元模拟研究 |
5.6.2 基于钢筋混凝土等效性能的有限元分析 |
5.7 本章小结 |
第六章 总结与展望 |
6.1 全文总结 |
6.2 展望 |
参考文献 |
致谢 |
攻读学位期间发表论文情况 |
四、具有中心裂纹面内纯弯带板应力场分析和断裂准则的研究(论文参考文献)
- [1]玻璃结构金属植入节点力学性能研究[D]. 韩伟涛. 中国建筑科学研究院有限公司, 2021(01)
- [2]微梁键基近场动力学与有限元梁耦合建模研究[D]. 吴子越. 大连理工大学, 2021(01)
- [3]基于XFEM的加筋板结构疲劳裂纹扩展模拟方法研究[D]. 朱琳. 大连理工大学, 2021(01)
- [4]正交异性钢桥面板焊接细节应力分析与疲劳特性[D]. 何志刚. 兰州交通大学, 2021(01)
- [5]考虑90°子铺层与纤维粘结的T300/69层合板断裂韧性研究[D]. 靳翌帆. 兰州理工大学, 2021
- [6]中国桥梁工程学术研究综述·2021[J]. Editorial Department of China Journal of Highway and Transport;. 中国公路学报, 2021(02)
- [7]断裂力学中复变方法的应用与发展研究(1909-2019)[D]. 皮建东. 内蒙古师范大学, 2020(02)
- [8]预应力CFRP板加固混凝土受弯构件疲劳性能研究[D]. 闵信哲. 东南大学, 2021
- [9]螺栓连接木结构构件横纹受力性能研究[D]. 冯新. 中南林业科技大学, 2020(01)
- [10]基于损伤等效弹性性能的钢筋混凝土梁数值模拟研究[D]. 莫德凯. 广西大学, 2020(07)