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结构刚度对薄壁箱型梁焊接变形的影响

焊接 2018年第4期 42-46,56页

作者：李娅娜张帆谢素明大连交通大学交通运输工程学院辽宁大连116028

目前基于工艺参数、焊接顺序和拘束度对焊接变形影响的研究虽多,但有关焊接结构刚度对焊接变形影响的研究仍较少。利用T形接头进行三维热弹塑性有限元分析,在试验验证其合理的基础上,利用逆解析法在瞬态焊结果中提取四成分固有应变数据... 详细信息

目前基于工艺参数、焊接顺序和拘束度对焊接变形影响的研究虽多,但有关焊接结构刚度对焊接变形影响的研究仍较少。利用T形接头进行三维热弹塑性有限元分析,在试验验证其合理的基础上,利用逆解析法在瞬态焊结果中提取四成分固有应变数据,并基于固有应变理论的弹性有限元方法对薄壁箱型梁结构进行焊接变形预测,定量研究腹板间距和高度对焊接变形的影响。研究表明,腹板间距的增大在一定范围内使结构整体焊接变形减小,两者之间呈现一次函数关系;腹板高度的增加在一定范围内也使结构整体焊接变形减小,两者之间呈现二次函数关系。

关键词：固有应变薄壁箱型梁结构刚度焊接变形

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复合材料薄壁箱型梁剪力滞效应有限元分析

复合材料薄壁箱型梁剪力滞效应有限元分析

考虑剪力滞后效应的薄壁箱型梁的极限荷载分析

第十一届全国结构工程学术会议

作者：张学富赖远明喻文兵张淑娟中国科学院寒区旱区环境与工程研究所冻土工程国家重点实验室

本文根据文献[1]的层合箱型梁梁单元的控制微分方程,推导出了初参数解和考虑剪力滞效应的单元刚度矩陈和等效节点荷载矩陈,并编制出了有限元分析程序。运用该程序对用复合材料薄壁箱型简支梁进行了算例分析,从算例分析的结果可以看出,... 详细信息

本文根据文献[1]的层合箱型梁梁单元的控制微分方程,推导出了初参数解和考虑剪力滞效应的单元刚度矩陈和等效节点荷载矩陈,并编制出了有限元分析程序。运用该程序对用复合材料薄壁箱型简支梁进行了算例分析,从算例分析的结果可以看出,本理论的有限元方法分析薄壁箱梁的剪力滞效应是简便有效的。

关键词：剪力滞复合材料薄壁箱型梁有限元分析

来源： cnki会议评论

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建筑钢结构进展 2004年第4期6卷 61-61页

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薄壁箱型梁桥日照温度场的数值计算分析

四川建筑科学研究 2009年第2期35卷 67-70页

作者：田杨夏招广中铁工程设计咨询集团有限公司北京100020 西南交通大学土木工程学院四川成都610031

基于箱梁内空气为完全透射体,内壁混凝土表面之间仅有辐射换热和对流换热的基本假定,建立了薄壁箱型梁桥日照温度场的数学模型。根据实测环境温度分布,用平面四边形等参数单元PLANE55和表面效应单元SURF151建立了托克托准格尔黄河特大... 详细信息

基于箱梁内空气为完全透射体,内壁混凝土表面之间仅有辐射换热和对流换热的基本假定,建立了薄壁箱型梁桥日照温度场的数学模型。根据实测环境温度分布,用平面四边形等参数单元PLANE55和表面效应单元SURF151建立了托克托准格尔黄河特大桥二维瞬态温度场的有限元模型,计算了箱梁在不同时刻的日照温度分布,并与现场的实测数据进行了比较和分析,得出如下结论:在日照作用下,箱梁顶板上下缘之间的温差最大值约在下午14∶00出现;理论计算的温度时程曲线与实测的温度时程曲线吻合较好;混凝土壁板中的温差分布,可以采用指数曲线进行拟合。

关键词：薄壁箱型梁日照温度场数值计算

考虑剪滞剪切效应的复合材料薄壁箱型梁梁单元

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工程力学 2003年第2期20卷 122-132页

作者：张学富赖远明吴亚平赵德安喻文兵张淑娟中国科学院寒区旱区环境与工程研究所冻土工程国家重点实验室东南大学岩土工程研究所江苏南京210096 兰州铁道学院土木工程学院甘肃兰州730030 兰州铁道学院土木工程学院

运用层合板理论,用最小势能原理和能量变分法建立了复合材料箱型梁梁单元的控制微分方程,给出了初参数解,导出了考虑剪切和剪力滞效应的单元刚度矩阵和等效节点荷载矩阵,还推导出了每层的应力,并编制出了有限元分析程序。运用该程序对... 详细信息

运用层合板理论,用最小势能原理和能量变分法建立了复合材料箱型梁梁单元的控制微分方程,给出了初参数解,导出了考虑剪切和剪力滞效应的单元刚度矩阵和等效节点荷载矩阵,还推导出了每层的应力,并编制出了有限元分析程序。运用该程序对复合材料箱型简支梁和连续梁进行了算例分析,从算例分析的结果与理论分析、实验结果和ANSYS软件的计算结果的比较,可以看出该梁单元有限元方法是正确可靠的。

关键词：梁单元剪力滞玻璃钢薄壁箱型梁

形状记忆合金复合材料薄壁箱形梁的主动变形特性研究

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形状记忆合金复合材料薄壁箱形梁的主动变形特性研究

作者：王晓辉山东科技大学

学位级别：硕士

面对日益膨胀的能源需求,发展新型的可再生能源已经刻不容缓。风能作为一种取之不尽,用之不竭,没有污染的新型能源得到广泛认可。风力机已经在许多国家迅速发展起来。典型的大型风力机叶片多采用薄壁多闭室复合材料结构形式,并且在新型... 详细信息

面对日益膨胀的能源需求,发展新型的可再生能源已经刻不容缓。风能作为一种取之不尽,用之不竭,没有污染的新型能源得到广泛认可。风力机已经在许多国家迅速发展起来。典型的大型风力机叶片多采用薄壁多闭室复合材料结构形式,并且在新型飞行器设计中薄壁箱型结构应用也十分广泛,因此,对复合材料薄壁结构的研究具有非常重要的价值。形状记忆合金材料(SMA)是二十世纪发展起来的智能材料,它在温度和应力作用下会发生马氏体相变而产生回复作用,能够驱动薄壁结构,使之产生变形,改善结构表面的气动性能,进而对结构动力学特性进行控制和调节。本文首先研究了具有耦合作用的复合材料薄壁箱型梁的静变形特征,基于变分渐进法导出梁横截面轴向力、扭矩、弯矩与横截面平均位移和转角之间的本构关系方程,并对CUS和CAS两种特殊铺设形式下的拉伸-扭转耦合和弯曲-扭转耦合进行了数值计算,揭示了具有一般铺层角的薄壁梁的拉伸-扭转-弯曲静变形特性的作用规律。其次,介绍了SMA的本构关系和相变动力学方程,并且根据应力-温度之间的关系,将应力引起的马氏体含量转换成温度形式引入马氏体含量函数关系中,通过线性化处理得出不同温度区间线性形式的相变动力学方程。第三,导出了各向同性弹性薄壁箱型外壁粘贴SMA层的复合材料薄壁结构的主动变形模型,针对横向均布载荷作用下的情况进行了数值计算,研究了在温度激励作用下,SMA层对该类结构的驱动作用,分析了温度和基体层厚度的影响。第四,基于变分渐进法、SMA应力应变关系以及线性相变动力模型,提出了具有拉伸-扭转-弯曲变形耦合的、包含SMA主动纤维驱动作用的复合材料薄壁空心梁的截面内力(矩)与位移(转角)本构方程。讨论了CUS构型和CAS构型,并给出了简化的本构方程。通过数值计算揭示了SMA对拉伸-弯曲-扭转变形特性的作用规律,分析了SMA纤维含量和驱动温度与复合材料铺层角的影响。研究表明,在马氏体向奥氏体转变阶段,空心悬臂梁在SMA纤维驱动下的产生较为显著的静变形响应,而且在不同的铺层角下,SMA纤维的驱动作用是不同的,调节SMA纤维的激励温度、改变SMA纤维的含量和SMA的初始应变,都能明显改善SMA的变形驱动性能。

关键词：复合材料 SMA 薄壁箱型梁主动变形本构关系弹性耦合

复合材料薄壁梁的耦合静变形及其振动特性研究

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复合材料薄壁梁的耦合静变形及其振动特性研究

作者：赵章山东科技大学

学位级别：硕士

复合材料由于具有高比强度-高比模量、质量轻以及结构性能可设计的特点,已被广泛应用于航空航天和风力发电机的结构设计中。如现代直升机旋翼的桨叶和大型风力机叶片均采用封闭截面复合材料薄壁梁的结构形式。利用复合材料结构性能的可... 详细信息

复合材料由于具有高比强度-高比模量、质量轻以及结构性能可设计的特点,已被广泛应用于航空航天和风力发电机的结构设计中。如现代直升机旋翼的桨叶和大型风力机叶片均采用封闭截面复合材料薄壁梁的结构形式。利用复合材料结构性能的可设计性,可以改善叶片的耦合静变形和动力学响应的性能。因此,研究复合材料薄壁梁的力学行为,对于合理地设计叶片结构,具有十分重要的现实意义。首先,本文重点研究了复合材料薄壁梁的具有耦合静变形特征,基于变分渐进方法获得了梁横截面在轴向力和扭矩及弯矩和横截面平均位移与转角之间的关系方程,并对周向对称铺设与周向反对称铺设,两种特殊铺设情况下的弯曲-扭转耦合与拉伸-扭转耦合进行了详细的数值计算并揭示了单／双闭室箱型、圆形与椭圆型截面复合材料结构梁耦合拉伸-扭转-弯曲静变形随着纤维铺层角变化规律。其次,在给出拉伸-扭转耦合、弯曲-扭转耦合薄壁悬臂梁固有振动频率的封闭形式解的基础上,通过数值计算得到单(双)闭室箱型、圆形和椭圆型截面复合材料薄壁梁的解耦、耦合振动的固有频率随铺层角的变化规律,并且对上述四种截面复合材料薄壁梁的固有频率特性,进行分析与比较。采用假设振型法并根据Lagrange(拉格朗日)方程,建立了复合材料薄壁梁的受迫振动方程,对单、双闭室箱型复合材料薄壁悬臂梁的稳态受迫振动响应,进行数值积分,得到自由端的时间响应曲线。最后,采用有限元商用软件ANSYS,对复合材料薄壁梁的静变形和固有频率进行了有限元分析。

关键词：复合材料薄壁箱型梁静变形固有频率受迫振动有限元 ANSYS

广义随机空间内薄壁结构可靠度分析的数值方法

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广义随机空间内薄壁结构可靠度分析的数值方法

作者：孙昌广西大学

学位级别：硕士

本文建立了广义随机空间内结构可靠度计算的数值理论和计算方法。根据可靠度理论、蒙特卡罗数值模拟方法和随机有限元法,对薄壁箱梁结构随机分析的数值计算方法进行了系统研究,对薄壁箱梁结构的随机特性与可靠度进行了分析和计算。本文... 详细信息

本文建立了广义随机空间内结构可靠度计算的数值理论和计算方法。根据可靠度理论、蒙特卡罗数值模拟方法和随机有限元法,对薄壁箱梁结构随机分析的数值计算方法进行了系统研究,对薄壁箱梁结构的随机特性与可靠度进行了分析和计算。本文主要研究工作和创新点有: 1.对结构可靠度理论中非正态相关随机变量的三种处理方法,即JC法、映射变换法和Rosenblart变换方法进行了总结与比较。同时利用数值计算方法,对求解过程中正态分布函数的计算进行了适当的数值处理以满足计算方法的要求。针对正交空间内,对相关随机变量的可靠指标求解时,需要做正交变换的缺点,研究了广义随机空间内结构可靠指标的计算方法,首次提出了广义随机空间内结构可靠指标计算的随机有限元法。 2.建立了均匀分布随机数的产生方法。在此基础上推导了工程中几种常用概率分布的随机数以及随机场样本的产生方法。将蒙特卡罗数值模拟与有限元法相结合,提出了结构随机分析和可靠度计算的蒙特卡罗有限元法。同时利用纽曼级数展开技术,提出纽曼级数展开蒙特卡罗有限元法,改进了直接蒙特卡罗有限元法的计算效率。 3.提出了薄壁箱梁随机分析和可靠度计算的一维离散蒙特卡罗有限元法,一维离散随机有限元法和纽曼级数展开蒙特卡罗有限元法。计算结果表明,计算参数的随机性对薄壁结构的可靠指标有显著的影响,是工程设计中一个不可忽视的因素。

关键词：广义随机空间随机有限元法薄壁箱型梁蒙特卡罗有限元结构可靠度纽曼级数展开蒙特卡罗有限元

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考虑畸变时薄壁箱梁的约束扭转分析

考虑畸变时薄壁箱梁的约束扭转分析

作者：郭晓河北工程大学

学位级别：硕士

随着薄壁杆件在土木工程领域中的应用日益广泛,以及对薄壁杆件的研究日益深入,薄壁杆件截面变形（畸变）的影响也越来越受到工程人员的重视。在一些箱形梁桥中,经常看到某些横截面产生较大的畸变作用而产生明显变形,严重的影响了桥梁的... 详细信息

随着薄壁杆件在土木工程领域中的应用日益广泛,以及对薄壁杆件的研究日益深入,薄壁杆件截面变形（畸变）的影响也越来越受到工程人员的重视。在一些箱形梁桥中,经常看到某些横截面产生较大的畸变作用而产生明显变形,严重的影响了桥梁的正常使用。所以,考虑畸变的影响在一些工程中是必不可少的,不可忽略的。本文是在广义坐标法的假定下,基于拉格朗日方程和哈密顿对偶求解体系,利用薄壁杆件扭转变形的广义坐标法,建立了考虑畸变时薄壁箱型截面梁扭转分析的哈密顿正则方程,并利用精细积分法对薄壁箱梁的约束扭转进行分析,编制相应的MATLAB分析程序并调试来求解体系的高精度数值解。所得结果说明哈密顿正则方程的正确性和精细积分法的适用性。用本文方法对具体结构算例进行分析计算,得出结果与实际算例的结果进行对比从而验证本文。虽然所研究的为弹性理论的经典问题,但是哈密顿正则方程的建立和精细积分法的应用具有创新性,为该经典问题的求解和分析提供了一个新的途径。使结构分析从力学表达式形态转向数学表达式形态,为以后了解此类结构提供参考资料。

关键词：薄壁箱型梁约束弯扭畸变广义坐标法哈密顿理论精细积分法