赵倧
,
周叮
,
王俊
,
刘伟庆
材料科学与工程学报
局部受压混凝土圆柱核心区受压膨胀,外围混凝土对其产生的径向约束力能提高其强度和变形能力.本文引入混凝土弹性模量连续变化的计算模型,应用弹性力学方法进行外围混凝土弹塑性分析.基于混凝土三轴抗压强度Richart公式计入外围混凝土径向约束力对核心区受压混凝土的影响,提出了局部受压混凝土圆柱极限承载力的计算方法.在上述理论研究基础上,进一步对FRP增强的局部受压混凝土圆柱的极限承载力进行求解,分析了局部受压混凝土及其FRP增强圆柱的极限承载力,理论计算与有限元吻合较好.
关键词:
约束混凝土
,
纤维增强聚合物(FRP)
,
弹性力学
,
局部受压
,
轴心受压承载力
赵凯
,
周叮
,
刘伟庆
,
方海
玻璃钢/复合材料
将层合梁粘结层形成的浸透层考虑为功能梯度层,并假设弹性模量在浸透层内沿厚度指数变化,泊松比为常数,利用平面应力弹性力学问题的基本方程,导出满足控制微分方程和两端简支边界条件的位移函数的一般解,然后根据层合梁上下表面的边界条件确定待定系数,带回递推公式得到整个层合梁的应力和位移分布.对三明治梁进行了精细化分析,结果显示浸透层的存在对减小界面层的应力突变和梁的整体位移有一定的积极作用,浸透层的厚度越大,效果越明显.
关键词:
复合材料
,
梁
,
浸透层
,
功能梯度
,
弹性力学解
刘伟庆
,
方海
,
祝露
,
庄勇
,
周叮
玻璃钢/复合材料
准确预测船撞作用下的桥墩受力值,对评估船桥碰撞后桥梁的安全性及进行合理防撞结构设计具有重要意义.由于船舶与桥梁均具有复杂的结构形式和受力行为,因此船撞力的准确计算目前主要借助于有限元数值模拟.本文围绕润扬长江大桥北叉斜拉桥展开防撞设计,首先应用经验公式预估船撞力,然后通过ANSYS/LS-DYNA非线性有限元软件模拟了3000t级船舶满载正撞、满载正桥向20°和满载侧桥向20°撞击北汊桥的下塔柱,归纳在各种工况下的碰撞能量和碰撞力时程曲线,进而与经验公式值进行对比;在此基础上,进行了桥梁防船撞系统的结构设计,并利用有限元软件分析对比桥墩是否设置防撞系统两种工况下所受的撞击力值.研究结果表明,各国经验公式计算结果相差较大,必须结合有限元仿真模拟计算船撞力;同时本文设计的自浮式D350型圆形截面复合材料防船撞系统具有大变形能力与良好的缓冲吸能效果,可以同时减轻桥墩与船舶的受损程度;有限元分析表明桥墩设置防撞系统后,所受的撞击力可下降34％.
关键词:
船-桥碰撞
,
撞击力
,
复合材料
,
防撞设计
,
数值模拟
祝露
,
刘伟庆
,
方海
,
周叮
玻璃钢/复合材料
围绕常溧线航道升级改造需要,研发了一种固定式复合材料防撞护舷,通过ANSYS/LS-DYNA有限元软件计算了防撞消能效果,采用真空导入工艺实现了工业化制造,通过钢管混凝土定位桩和膨胀螺栓实现了防撞护舷与桥墩之间的连接.结果表明,设置端头防撞护舷后,桥墩受到的最大横桥向船撞力下降38.0％;设置侧面防撞护舷后,桥墩沿横桥向、顺桥向方向受到的最大船撞力分别削减了41.8％、29.3％.复合材料防撞护舷性能优异,能大幅削减船撞力,有效保护桥梁结构安全,适应航道升级改造的需要,为内河航道桥梁的防撞保护提供了新的思路.
关键词:
复合材料防撞护舷
,
有限元
,
船撞力
,
真空导入
陈超
,
周叮
,
刘朵
,
张建东
玻璃钢/复合材料
以预应力CFRP加固简支梁为例,研究梁上表面受荷载作用时CFRP预应力和层数对简支梁应力和位移分布的影响.首先,将简支梁和CFRP沿界面切开各自进行分析,基于二维弹性力学理论,对简支梁进行分析;利用受张力的弦变形理论,对预应力CFRP层进行分析.然后,根据梁和CFRP层间的界面应力和位移连续条件以及梁上表面的载荷条件确定待定系数,最终得到CFRP加固简支梁的应力和位移精确解析解.数值结果与有限元软件ANSYS分析高度一致.研究表明CFRP的预应力和层数对简支梁的应力和位移分布均有影响,预应力越大、层数越多,梁的正应力和竖向位移越小.
关键词:
简支梁
,
预应力CFRP
,
弹性力学解
,
位移
,
应力
张富宾
,
刘伟庆
,
齐玉军
,
周叮
,
方海
玻璃钢/复合材料
研究了聚氨酯泡沫密度对复合材料夹层梁弯曲力学性能的影响.首先,对5种不同密度(48～413kg/m3)泡沫芯材复合材料夹层梁进行三点弯试验研究,结果表明,夹层梁极限承载力随芯材密度的增大而增大;当芯材密度大于等于199kg/m3时,继续增大泡沫密度,夹层梁极限承载力增加速度变慢;随着芯材密度的增加,夹层梁破坏模式由芯材压陷变为面板受压屈服破坏.其次,基于考虑芯材竖向压缩变形的高阶剪切变形理论,对不同试验梁弯曲受力机理进行弹性分析,得到夹层梁上、下面板挠度变化及应变分布规律,并与试验结果对比,验证了理论分析方法的正确性.最后,对试验过程中夹层梁典型的破坏模式进行极限承载力分析,提出其极限承载力计算公式,并与试验结果对比,结果吻合良好.
关键词:
复合材料
,
夹层梁
,
泡沫芯材
,
密度
,
弯曲
,
极限承载力
,
真空导入工艺
陈峰
,
周叮
,
刘朵
,
张建东
玻璃钢/复合材料
采用弹性力学方法分析预张拉CFRP加固简支梁的动力特性,研究各参数对加固梁自由振动特性的影响.首先将简支梁和CFRP沿界面分开,基于二维弹性力学理论对梁进行动力学分析,利用弦理论对预张拉CFRP进行动力学分析,通过界面间应力和位移的连续条件得到频率方程,由行列式搜根法数值计算各阶固有频率,数值结果与有限元软件ANSYS进行了比较,显示出了很好的一致性.研究表明,CFRP的加固效果随层数和预拉力增加而增强.
关键词:
梁
,
CFRP
,
预张拉
,
加固
,
固有频率
姚秀冬
,
周叮
,
刘伟庆
玻璃钢/复合材料
本文以含单个脱层的两层复合材料简支梁为例,研究在静力荷栽作用下,脱层对复合材料层合梁应力和位移分布的影响.首先,将梁沿叠层界面切开,分别求得各层的弹性力学解.然后,用待定的竖向集中力代替脱层处层间的接触应力,并对叠层的界面条件进行重组得到新的界面方程.最后,对重组后的界面方程作Fourier展开,结合脱层接触处竖向位移相等的条件,以集中力的正负判别脱层是否真实接触,通过迭代运算,成功解决了脱层的变形干涉问题,得到了高精度的解.数值结果与商业有限元软件ANSYS进行了比较,显示出很好的一致性.
关键词:
脱层
,
复合材料
,
梁
,
Fourier展开
,
接触应力
,
弹性力学解
姚秀冬
,
周叮
,
刘伟庆
玻璃钢/复合材料
doi:10.3969/j.issn.1003-0999.2010.03.006
将芯层沟槽和泡沫芯材分开,应用有限元商业软件ANSYS,对芯层开槽的复合材料夹层板建立物理模型,进行弹性力学分析.研究了沟槽尺寸和沟槽内树脂材料特性对上下面层与芯层问的应力分布以及对板竖向位移的影响,分析了沟槽中树脂对面层和芯层间抗剥离能力的增强作用.
关键词:
复合材料
,
板
,
开槽
,
ANSYS
,
剥离
姚秀冬
,
周叮
,
刘伟庆
材料科学与工程学报
应用商业有限元软件ANSYS,将芯层树脂柱和泡沫分开划分单元,对含有树脂柱的点阵增强型复合材料夹层板建立物理模型,进行弹性力学分析.研究了树脂柱分布和材料特性对芯层与面层问的应力分布以及板竖向位移的影响,分析了树脂柱对于增强面层和芯层间抗剥离能力的作用.结果显示,树脂柱的存在增加了夹层板的抗弯刚度,树脂柱的材料特性和疏密程度对夹层板上芯层与面层层间的应力分布有一定的影响.
关键词:
复合材料
,
板
,
树脂柱
,
有限元
,
剥离
