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基于损伤力学的复杂航空构件疲劳寿命预估

应用力学学报 2020年第3期37卷 1007-1012,I0006,I0007页

作者：赵玺路国运彭晓兵张妮娜秦建兵中航西飞民用飞机有限责任公司西安710089 太原理工大学材料强度与结构冲击山西省重点实验室太原030024 航空工业集团西飞公司西安710089

为提高复杂航空构件疲劳寿命的分析精度,降低对试验的依赖程度,本文基于考虑局部应力状态的损伤力学理论,利用USDFLD子程序将损伤控制方程嵌入ABAQUS中,对航空挡块结构的疲劳寿命进行了预估仿真试验,实现了评估复杂构件裂纹萌生寿命的... 详细信息

为提高复杂航空构件疲劳寿命的分析精度,降低对试验的依赖程度,本文基于考虑局部应力状态的损伤力学理论,利用USDFLD子程序将损伤控制方程嵌入ABAQUS中,对航空挡块结构的疲劳寿命进行了预估仿真试验,实现了评估复杂构件裂纹萌生寿命的损伤力学-有限元分析方法,并与名义应力法的分析结果进行了对比。发现对于本次试验的预估,损伤力学法和名义应力法计算寿命与试验平均寿命的相对误差分别为6.9%和20%。因此,对于复杂结构形式,损伤力学法具有更高的精度,可以大大减少疲劳试验数量。

关键词：损伤力学有限元飞机结构疲劳寿命名义应力

侧向冲击载荷下金属薄壁圆管内填充泡沫铝的吸能特性研究

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太原理工大学学报 2017年第2期48卷 243-249,264页

作者：黄志超刘志芳路国运太原理工大学应用力学与生物医学工程研究所太原030024

运用有限元软件Ls-dyna对泡沫铝填充金属薄壁圆管受侧向冲击载荷进行了数值仿真分析。通过模拟结果与实验结果的对比,验证了有限元模型的有效性与计算结果的精确性;进而研究了管的几何参数、泡沫铝的密度与冲击速度等因素对其变形与吸... 详细信息

运用有限元软件Ls-dyna对泡沫铝填充金属薄壁圆管受侧向冲击载荷进行了数值仿真分析。通过模拟结果与实验结果的对比,验证了有限元模型的有效性与计算结果的精确性;进而研究了管的几何参数、泡沫铝的密度与冲击速度等因素对其变形与吸能特性的影响。研究结果表明:在侧向冲击载荷作用下泡沫铝填充管的压溃可以分为3个阶段,初始碰撞阶段、塑性变形阶段和密实化阶段;与空管相比,泡沫铝填充管的侧向冲击载荷、总吸能与比吸能显著增大。管的几何尺寸、泡沫铝密度、冲击速度等对泡沫填充管的吸能性能影响较大。当冲击速度超过一定数值时,填充管的变形模式发生改变,由对称变形变为非对称的变形。

关键词：泡沫铝薄壁金属圆管数值模拟吸能特性

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砌体单片墙结构的平面内静力与动力性能分析

应用力学学报 2018年第6期35卷 1273-1279,1420页

作者：张岩刘沛允秦宇张恩杨会伟路国运太原理工大学建筑与土木工程学院太原030024 太原理工大学材料强度与结构冲击山西省重点实验室太原030024

利用LS-DYNA建立了砌体单片墙的离散化有限元模型,对砌体单片墙在面内荷载作用下的静、动力学性能进行了数值仿真分析;在数值分析过程中使用接触算法代替砂浆模拟砌块之间的粘结作用,获得了面内荷载作用下墙体的荷载-位移曲线。由结果可... 详细信息

利用LS-DYNA建立了砌体单片墙的离散化有限元模型,对砌体单片墙在面内荷载作用下的静、动力学性能进行了数值仿真分析;在数值分析过程中使用接触算法代替砂浆模拟砌块之间的粘结作用,获得了面内荷载作用下墙体的荷载-位移曲线。由结果可知,在单调荷载作用下,其载荷-位移曲线可分为四个阶段,分别为弹性阶段、塑性阶段、"强化"阶段、承载力下降阶段。并对竖向压力对单片墙抗剪承载力的影响作了讨论,得出在循环往复荷载作用下,载荷-位移曲线呈现梭形或捏拢形骨架曲线,解释了滞回曲线在每个循环过程的变化规律以及开洞对墙体滞回性能的影响,得出砌体单墙在面内方向有良好的变形和耗能能力。

关键词：砌体结构单片墙 LS-DYNA 接触算法抗剪承载力滞回性能

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双耳板焊接空心球节点轴拉力学性能研究

沈阳建筑大学学报（自然科学版） 2024年第4期40卷 678-689页

作者：焦晋峰刘佳敏马晋鲁陈鹏程路国运吕梁学院建筑与土木工程系山西吕梁033001 太原理工大学土木工程学院山西太原030024 山西潇河建筑产业有限公司山西太原030000

目的探究双耳板焊接空心球节点的受拉力学特性,揭示破坏机理并探讨影响其承载力的主要因素。方法针对8个双耳板焊接空心球节点进行轴心受拉极限承载力试验,并采用ABAQUS有限元分析软件对节点进行参数化数值分析,重点讨论节点几何尺寸对... 详细信息

目的探究双耳板焊接空心球节点的受拉力学特性,揭示破坏机理并探讨影响其承载力的主要因素。方法针对8个双耳板焊接空心球节点进行轴心受拉极限承载力试验,并采用ABAQUS有限元分析软件对节点进行参数化数值分析,重点讨论节点几何尺寸对其承载力的影响。结果在轴向拉力作用下,双耳板焊接空心球节点破坏形式分为空心球开裂破坏,耳板与空心球连接处焊缝失效,且个别试件出现球面局部起皮;空心球与耳板连接端部处应力集中明显,随着荷载增大,在空心球与耳板连接处沿径向逐步进入屈服阶段。结论节点轴拉极限承载力,与空心球直径、耳板宽度与球外径比、耳板厚度与球壁厚度比呈正相关,与空心球径厚比呈负相关,且上述影响因素中空心球壁厚与耳板厚度比对承载力影响相对较小。

关键词：双耳板焊接空心球节点轴心受拉破坏形式参数化分析

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轴向压缩下泡沫铝填充薄壁圆管吸能特性研究

太原理工大学学报 2016年第1期47卷 101-107页

作者：黄睿刘志芳路国运闫庆荣太原理工大学应用力学与生物医学工程研究所太原030024

利用有限元软件ABAQUS对7种不同几何尺寸的泡沫铝填充管进行准静态轴向压缩的数值仿真分析,系统地研究了管的高度、壁厚、直径以及泡沫铝的填充对圆管吸能性能的影响;与实验对比,分析了7种泡沫铝填充试件的平均载荷、初始峰值载荷、比吸... 详细信息

利用有限元软件ABAQUS对7种不同几何尺寸的泡沫铝填充管进行准静态轴向压缩的数值仿真分析,系统地研究了管的高度、壁厚、直径以及泡沫铝的填充对圆管吸能性能的影响;与实验对比,分析了7种泡沫铝填充试件的平均载荷、初始峰值载荷、比吸能(ESA)和压缩力效率(ECF)等吸能评价指标。研究结果表明,泡沫铝填充管在准静态轴向压缩时,管的壁厚与直径对管的吸能性能有显著影响;管的高度对其吸能性能影响较小,但高度的增加可以增加管的总吸能;泡沫铝的填充提高了管的承载力、总吸能、比吸能和压缩力效率。本研究成果可为设计理想的缓冲吸能装置提供一定的技术依据。

关键词：泡沫铝填充管轴向压缩能量吸收数值模拟

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超细粉煤灰改性高强混凝土力学性能试验研究

混凝土 2020年第8期 117-120页

作者：孙瑶曹瑞东张恩路国运太原理工大学土木工程学院山西太原030024 山西大学土木工程系山西太原030013

高强混凝土中掺入10%、20%、30%3种掺量超细粉煤灰时3、7、14、28 d的抗压强度、劈裂抗拉强度、抗折强度及拉压比,得到超细粉煤灰掺量对高强混凝土早期力学性能的作用规律。结果表明:超细粉煤灰对高强混凝土立方体早期不同龄期下的抗压... 详细信息

高强混凝土中掺入10%、20%、30%3种掺量超细粉煤灰时3、7、14、28 d的抗压强度、劈裂抗拉强度、抗折强度及拉压比,得到超细粉煤灰掺量对高强混凝土早期力学性能的作用规律。结果表明:超细粉煤灰对高强混凝土立方体早期不同龄期下的抗压强度、劈裂抗拉强度、抗折强度、拉压比均有一定程度的提高;其中10%掺量超细粉煤灰对早期抗压强度、劈裂抗拉强度、抗折强度提高最佳,30%掺量超细粉煤灰对早期拉压比提高最佳。

关键词：高强混凝土超细粉煤灰早期力学性能

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单箱三室波形钢腹板PC箱梁桥弯剪性能分析

建筑结构 2022年第S1期52卷 1378-1384页

作者：王轶喆陈鹏程路国运郭阳太原理工大学土木工程学院太原030024

为研究单箱多室波形钢腹板PC箱梁桥的弯剪性能,以一单箱三室波形钢腹板PC连续梁桥为工程背景,建立了有限元模型。通过分级加载方法,给出不同截面应力应变分布情况,得到不同截面顶底板的剪力滞系数,讨论单箱三室波形钢腹板PC箱梁桥顶底... 详细信息

为研究单箱多室波形钢腹板PC箱梁桥的弯剪性能,以一单箱三室波形钢腹板PC连续梁桥为工程背景,建立了有限元模型。通过分级加载方法,给出不同截面应力应变分布情况,得到不同截面顶底板的剪力滞系数,讨论单箱三室波形钢腹板PC箱梁桥顶底板及腹板应力应变分布规律,探究横隔板厚度变化对单箱三室波形钢腹板PC箱梁桥力学性能的影响,并对比分析不同工况下波形钢腹板桥与传统混凝土腹板桥弯剪性能差异性。结果表明,纵向正应力沿桥横向呈现出较为明显的剪力滞后效应;剪应力沿梁高方向分布较为均匀,与竖向荷载呈线性正相关;横隔板厚度的增加会引起腹板剪应力和桥梁挠度的明显加大;与传统混凝土腹板桥相比,单箱三室波形钢腹板PC箱梁桥具有更为优良的弯剪性能,挠度更小,预应力作用效率更高。

关键词：波形钢腹板分级加载剪力滞弯剪性能

薄柔H形截面钢构件在横向冲击下的局部屈曲破坏

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太原理工大学学报 2018年第6期49卷 875-880页

作者：陈鹏程路国运杨会伟张恩太原理工大学建筑与土木工程学院太原030024

通过理论与有限元模拟相结合的方式研究了薄柔H形截面钢构件在横向冲击荷载作用下的局部屈曲变形。首先利用塑性铰线理论建立了受横向冲击荷载作用下刚塑性H形构件局部屈曲的理论模型,得到了构件的能量吸收与塑性铰转角的关系、局部变... 详细信息

通过理论与有限元模拟相结合的方式研究了薄柔H形截面钢构件在横向冲击荷载作用下的局部屈曲变形。首先利用塑性铰线理论建立了受横向冲击荷载作用下刚塑性H形构件局部屈曲的理论模型,得到了构件的能量吸收与塑性铰转角的关系、局部变形、耗能等,并通过有限元模拟进行了验证;随后利用该理论模型重点分析了构件截面几何尺寸对平均力、能量吸收、比吸能等评价构件抗冲击性能的主要指标的影响。研究结果表明该模型可以较为准确地描述薄柔H形构件的局部屈曲破坏,能够更好地预测工程上类似结构的最终变形及能量吸收,为该类构件的抗冲击设计提供了理论支持。

关键词：薄柔H形截面横向冲击塑性铰线理论局部屈曲能量吸收

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等效线性化方法在地震输入能量谱中的应用

地震工程与工程振动 2016年第3期36卷 193-202页

作者：陶云芳杨会伟曹瑞东樊长林路国运材料强度与结构冲击山西省重点实验室山西太原030024 太原理工大学建筑与土木工程学院山西太原030024

建立弹塑性单自由度系统的地震输入能量谱是基于能量抗震设计的核心问题之一,而等效线性化方法是一种简化计算弹塑性结构地震响应的实用方法,但其在弹塑性系统地震输入能量谱中的应用尚不成熟。目前基于位移一致提出的等效性线性化方法... 详细信息

建立弹塑性单自由度系统的地震输入能量谱是基于能量抗震设计的核心问题之一,而等效线性化方法是一种简化计算弹塑性结构地震响应的实用方法,但其在弹塑性系统地震输入能量谱中的应用尚不成熟。目前基于位移一致提出的等效性线性化方法已有很多,选取其中有代表性的4种方法将弹塑性结构简化为弹性结构进行地震输入能量的计算,比较各种方法的计算精度和适用范围,同时分析和讨论了结构参数对各种等效线性化方法计算误差的影响。结果表明:所选4种等效线性化方法均对短周期结构的能量谱预测误差较大;对中等周期和中长周期下的结构其计算误差较小,其中Caltrans法和Iwan法的误差相对稳定,且平均值在10%以内。基于以上分析结果,采用遗传算法对Iwan法进行了修正,改进了其对短周期范围弹塑性结构能量谱的计算精度。

关键词：结构抗震设计弹塑性结构等效线性化地震输入能量谱