极端温度下铝合金网格结构力学性能与设计方法研究

来源 :天津大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:rafezyp
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
铝合金材料因其具有轻质高强、抗腐蚀、无磁、使用期间维护费用低以及可以循环利用等优势,目前已经广泛应用于空间结构中,尤其是沿海、游泳馆、工业厂房等腐蚀环境中的建筑。
  铝合金材料对高温较为敏感,高温后材料强度弱化严重,国内外对铝合金连接节点的耐火性能研究均较少,国内主要集中在板式节点的抗火性能研究,对我国自主研发的螺栓球节点高温下性能的研究较匮乏;国内对铝合金低温性能的研究主要集中在低温下铝合金材料性能研究,缺少对结构用6061-T6铝合金的低温下材料性能研究和低温下铝合金节点力学性能研究。因此,很有必要开展针对极端温度下铝合金螺栓球节点网格结构的力学性能与设计方法的研究与试验,以指导铝合金螺栓球节点的抗火设计和其在低温区域与低温领域的设计应用。
  本文针对极端温度下铝合金螺栓球节点网格结构力学性能进行了研究,主要包括:
  (1)结合高温下铝合金螺栓球节点螺栓连接抗拉性能试验研究和有限元分析,得到了高温下铝合金螺栓球节点螺栓连接的破坏形式与抗拉性能,并提出了高温下铝合金螺栓球节点螺栓连接抗拉设计方法。
  (2)结合高温下铝合金螺栓球节点封板连接抗拉性能试验研究和有限元分析,得到了高温下铝合金螺栓球节点封板连接的破坏形式与抗拉性能,并提出了高温下铝合金螺栓球节点封板连接抗拉设计方法。
  (3)通过进行-80℃~20℃温度条件下6061-T6铝合金材料性能试验研究,得到了其弹性模量、屈服强度、极限强度、伸长率、截面收缩率等力学指标随温度变化的规律;并结合试验结果,建立低温下铝合金螺栓球节点螺栓连接和封板连接模型,分析得到了低温下铝合金螺栓球节点力学性能及设计方法。
  (4)在高温下铝合金螺栓球节点力学性能研究的基础上,进行了铝合金螺栓球节点网格结构抗火性能的数值模拟分析,得到了其力学性能及耐火时间,为铝合金螺栓球网架的应用和抗火设计提供理论依据。
其他文献
天然气是21世纪的高效清洁能源,我国天然气供气比例逐年上升,城市天然气管道管网数量增长,导致了燃气安全事故频发。目前我国正在大力推行综合管廊基础设施建设,鼓励燃气入廊。这样可以减少燃气安全事故数量,但是在封闭燃气舱室中一旦发生燃气泄漏爆炸,造成的后果可能会更严重。  本文对综合管廊内天然气爆炸荷载特性进行研究,并对综合管廊发生天然气泄漏爆炸的后果进行了定量风险评估。主要研究内容及成果如下:  (1
学位
地铁由于具有安全、高效等优点而在城市中得到了大力的发展,是解决交通资源紧张问题的重要手段之一。盾构法是目前地铁在城市中施工的主要工法。由于周围地层环境的复杂以及施工工艺的缺陷,盾构施工难免会对周围地层产生扰动,使土体经历一系列复杂的应力路径,进而改变土的力学特性。此外,当隧道施工完成后进入运营期间,隧道及周围土体还会承受不同的动力荷载。因此,研究隧道周围土体在经过盾构施工应力路径后动力特性如何变化
学位
近年来,装配式建筑由于具有绿色环保、能耗低、施工效率高、劳动力需求少等优点,受到国家大力推广,而钢结构模块建筑作为装配化更高的新兴建筑形式,更是迎来了发展的上升期。然而,目前对钢模块结构的研究主要集中在模块单元间节点的力学性能及简化,对于将波纹板作为围护结构的模块建筑,结构设计时如何考虑波纹板刚度贡献且对其采用合理的建模分析方法的研究较少。因此,有必要对模块单元的波纹板刚度贡献进行研究,提出一种满
将废弃轮胎橡胶研磨成橡胶颗粒加入水泥基材料,不仅是回收利用废弃轮胎的有效途径,也是改善水泥基材料脆性、提高抗裂性能的有效途径,但也带来负面影响即力学强度显著降低,这限制了橡胶集料水泥基材料的发展与应用。碳纳米管(Carbonnanotubes, CNT)作为新型一维纳米材料以优异的力学特性在金属、陶瓷中表现出显著的增韧效果,但是CNT在橡胶集料水泥基材料中的应用尚未有相关研究。本文首次制备了CNT
为满足路堤在填筑后的工后沉降要求,在当前的公路、铁路建设过程中已经大量使用以预制混凝土管桩为代表的刚性桩加固软土路基。但是,路基整体滑移失稳的现象仍有发生。规范中已有的计算方法多为极限平衡法。不能考虑刚性桩的弯曲破坏,也不能将桩的受力与路基变形结合起来。  本文基于MobilizableStrengthDesign(MSD)方法,引入基于弹性理论的桩土相互作用解答,利用MATLAB开发了路堤下刚性
学位
双层网格结构广泛应用于厂房、仓库等大跨度工业建筑中,火灾对其结构性能有较大不利影响,甚至可能造成结构的整体坍塌,造成巨大的经济损失和社会危害。因此有必要对双层网格结构火灾下的破坏行为以及连续倒塌破坏过程进行研究,同时也为结构加固与修复提供依据。目前,针对双层网格结构火灾下的连续倒塌分析,缺少普适的分析方法;针对灾后性能评估,未形成能用于指导加固与修复的实用设计方法。结合上述问题,本文开展了以下研究
大跨空间结构广泛应用于高铁车站、体育场馆与会展中心等人员密集的公共建筑中,提高结构的抗震性能对减轻地震震害以及保护人民生命财产安全具有重要意义。本文结合大跨空间结构构件形式主要为圆钢管以及部分结构中杆件近似受轴力的特点,提出了一种新型钢管摩擦阻尼器,可用于替换近似受轴向力的杆件。随后,开展了阻尼器循环荷载试验与数值模拟,研究了位移幅值、摩擦材料、单个高强螺栓预紧力与高强螺栓数量对阻尼器滞回性能的影
大跨空间结构具有使用空间大、质量轻、延性好等优点,广泛用于体育馆、机场候机楼和会展中心等公共建筑中。大跨空间结构在地震作用下可能会产生较大的竖向响应,造成结构破坏甚至倒塌。传统结构抗震设计主要依靠增加结构构件自身的强度及变形能力来抵抗地震,由于地震的随机性,该方法既不经济也不安全。在结构的某些关键位置安装耗能阻尼器可以有效减轻结构的地震响应。(SMA)是一种具有超弹性性能的新型材料,利用该特性可以
综合管廊与隧道相比最大的特点是埋深较浅,现阶段对于管廊的研究主要是在隧道的基础上进行的,没有针对综合管廊埋深较浅这一最重要的特性进行针对性设计。综合管廊断面形式也与隧道一样,都是圆形或方形,而对于其他断面的管廊鲜有研究。而圆形与矩形断面管廊在受力与变形方面难以达到平衡,并且没有考虑支护形式与管廊主体相结合的支护形式。  本文提出一种与倾斜支护相结合的新型六边形管廊体系,并通过模型试验与数值模拟相结
学位
顶管工程和地铁工程中经常采用的深筒形基坑因其平面尺寸小而深度深,故具有整体性强、空间效应明显等特点。这类基坑常常因为规划需要而设置在河道、堤岸旁边,使得基坑工程性状及设计与施工问题变得非常复杂。这种临岸的深筒形基坑有发生整体倾覆或整体滑移破坏的可能,本文通过对当前深筒形基坑挡土结构抗倾覆与抗滑移的研究成果进行综述,认为目前的研究仍处于初步阶段,缺少一个明确的临岸深筒形基坑挡土结构整体抗倾覆与抗滑移