结构工程硕士论文：圆孔蜂窝梁 模型设计 滞回分析 破坏模式
蜂窝夹层结构斜削区典型失效模式分析
对于蜂 窝夹层结构 的失效模 式和承载性 能 ，国 内外学 者
做 了大量的试验 和数值研究 ：Ｙｉ — Ｍｉ ｎ ｇ Ｊ ｅ ｎ等对 ３种 不同 蒙皮 厚度的铝蜂 窝夹层结构 试样进行 了 ４点弯曲疲劳试验 ， 研 究蒙 皮厚 度对 其疲 劳性 能的 影响 。Ｆ ｒ ｏ ｓ ｔ ｉ ｇ等对蜂 窝夹 层
蜂窝 夹层结构斜 削 区典型 失效模式 分析
蜂窝 夹层结构 具有抗弯 刚度较大 、且 重量较轻 的优点 对试验件 施加三点弯 曲载荷 ，试验破坏 断口表明 ，失效
在 飞机结 构中获得 了广泛应 用 。在工程 应用 中 ，一般 借助斜 削区过渡 将蜂窝夹 层结构与相 邻的结构连 接起来 ，其 受力状
二二
图 １ 蜂窝夹层结 构斜削 区
３３
鲁
试 验 结 果
◎航 空航天
中国科技信息 ２ ０ １ ７年第 １ ０期 ・ Ｃ Ｈ Ｉ Ｎ ＡＳ Ｃ Ｉ Ｅ Ｎ Ｃ Ｅ Ａ Ｎ ＤＴ Ｅ Ｃ Ｈ Ｎ ＯＬ Ｏ Ｇ ＹＩ Ｎ Ｆ Ｏ Ｒ Ｍ Ａ Ｔ Ｉ Ｏ Ｎ Ｍａ ｙ ． ２ ０ １ ７
可实现度
可替代度
肋
真实度
上海飞机设计研 设 究院
冯畅野， 男， 助理Ｔ程师， 上海飞机设计研究院， 主要研究方向为飞机复合材料结构强度设计。Ｊ
１ ３ ０Ｉ ｎｔ
行业关联度
在工程应用中 ，一般借助斜削 区过渡将蜂窝夹层结 构与相 邻的结构连接起来 ，本文总结了近年来国内外研究人员在蜂窝 夹层结构 试验及数值模拟研究方面的现状和 已取得的一些重要成果 ，对蜂窝 夹层结构在 三点弯曲载荷形式下的破坏模式进行 了试验和 数值研究 。 通过三 点弯曲试验 研究分析了蜂窝夹层结构的失效模式 ， 运用Ａ ｂ ａ ｑ ｕ ｓ软件建立有限元渐近失效模 型 ， 考虑胶层 界面和复合材料面板的失效 ，并引入 ｃ ｏ ｈ ｅ ｓ ｉ ｖ ｅ单元 刚度退化模型 ，分析了胶层脱粘失效的过程 。数值分析结果与 试验结果 比较 吻合 ，表明胶层脱粘是蜂窝夹层结构斜削 区在三点弯 曲载荷作用下 的主要失效模式
本科毕业论文：蜂窝纸板的缓冲性能分析及结构设计
蜂窝纸板的缓冲性能分析及结构设计包装工程05-2班王腾飞指导教师：李连进内容摘要：蜂窝纸板是一种新型的包装材料，有着良好的应用前景。
本文根据蜂窝纸板的基本结构特征和隔振缓冲的原理，将蜂窝纸板与其他常用的隔振缓冲材料进行了比较，得到了蜂窝纸板的隔振缓冲特点。
通过压缩实验，获得了蜂窝纸板的应力与应变之间关系的曲线，实验结果表明蜂窝纸板在压缩过程中，会出现明显的弹性变形、弹塑性变形、塑性坍塌和密实化四个阶段。
蜂窝纸板在弹性变形阶段具有隔振功能，在弹塑性变形和塑性坍塌阶段具有缓冲功能。
通过改变蜂窝纸板实验的压缩速度，测量了不同变形速率下的应力与应变之间关系的曲线，分析了压缩变形速率对蜂窝纸板缓冲性能的影响。
基于实验数据建立了蜂窝纸板的本构关系的动态模型，进行了蜂窝纸板的动态模型的参数识别。
参数表明动态模型同实验数据的吻合程度良好，使实验测量的数据具有普遍意义；同时，根据蜂窝纸板的性能特点和实验结果，提出了蜂窝纸板包装结构的最优设计方法，这对隔振缓冲包装设计具有参考价值。
关键词：蜂窝纸板；缓冲性能；应力—应变曲线；力学模型1绪论1.1 蜂窝纸板的现状与发展趋势蜂窝纸板至今已有近70年的发展历史，最早用在军事上。
例如，在第二次世界大战时，用作降落伞空投的落下工具，主要起缓冲作用，使降落的空运货物在落地时尽量少受损伤；进而，到了20世纪五、六十年代，发达国家将蜂窝纸板应用于建材、包装等领域[1]。
在我国，航天工业部门首先引进蜂窝技术制造航天和航空材料，并逐步民用领域推广，经过长期反复的研制，在80年代初取得成功。
实践证明，蜂窝技术是一项具有很高实用价值的科学技术[2]。
上世纪末以来，为保护环境和防止植物害虫的扩散传播，美国、加拿大、英国等先进国家先后颁布法令，禁令木质包装材料入境，这限制了我国货物的出口。
1999年6月，欧盟15国实行紧急措施，防止中国产品木质包装中携带的虫害在欧盟扩散。
实际限制木质包装禁令导致我国外贸出口在1998年10月就开始下降，解决木质包装问题已迫在眉睫。
蜂窝夹层结构镶嵌件剪切失效模式分析
薄 面板 和软 夹芯 组成 ， 递集 中载 荷 的能 力 较差 ， 传 但
由于夹层 结 构 与其他 设备 连 接及 其本 身 之 间连 接 的
载荷 作用 下 的镶 嵌件 结构 示 意如 图 １ 示 。 所
、
需要 ， 递集 中载荷 又是 不可 避免 的 ， 传 这就 需 要对 夹 层 结构 连接 部位 进 行合 理设 计 。最 常用 的方 式 是 采
２ 模 型 简 介
镶 嵌 件 材 料 为 铝 合 金 ７ ０ ．６ 其 直 径 为 Ａ ４Ｔ ，
１ ｍｍ， 充胶 为 环 氧泡 沫 胶 ， 匀分 布在 镶 嵌 件 周 ８ 填 均
Ｔｏｖｌ 等试 验 研 究 了镶 嵌 件 引 起 的应 变集 中 Ｊ ｓｕａｓ ｉ 。 林 有 材 与何 玉梅 通过 试验 分析 了镶 嵌件 对 玻 璃钢 蜂
增大镶嵌件周 围的面板 厚度 与增大镶嵌件直径 来降低 面板 中的应力。蜂 窝夹层板有 粘接缺 陷时 ， 则面板 没有达 到其压 缩强度
时就 可 能发 生 皱褶 失 稳 。
关键词 ：镶嵌 件 ；剪切 载荷 ；失效模式 ；有 限元 分析
中 图分 类 号 ：Ｔ ３ ２ Ｂ ３ 文献 标 识 码 ：Ａ 文 章 编 号 ：１０ ０ ９ （０ １ ０ ０ ２ ０ ０ ３— ９ ９ ２ １ ）４— ０ ０— ４
Ｆ ／ ＲＰ ＣＭ ２ １ ； ０ １
２１ ０ １年 第 ４期
玻 璃 钢 ／复 合 材 料
２ １
０ １ ｍ。蜂 窝 夹 芯 为 Ｌ ２ －．４５ 高度 为 １ｍｍ， ．ｍ Ｆ ＹＯ ０ －， ５ 等效 为正 交 各 向 异 性 材 料 ， 等效 方 法 见 文 献 ［ １ 。 １ ］ 表 １列 出 了上 述所 有材 料 的力学 性能 参数 。
蜂窝梁模型设计及其破坏模式和滞回性能分析
【 摘要 】 绍了利用 Ｉ０ 介 １ 工字型钢设 计在一定扩张比下具有圆孔的蜂 窝梁模型进行 的研究， 该模型可 以按相似比模拟工程应用
中大跨度蜂 窝梁。通过建立有限元模 型并应用 Ａ Ｓ Ｓ ＮＹ 软件对简支圆孔蜂 窝梁在反 复单项荷栽、 反复双项荷栽和反 复面荷栽作用 下的破坏模 式和滞回性能进行 了分析 ， 得到蜂 窝粱在 不同荷栽作 用下的工作性能， 为工程设计提供参考 。
都 在直线 ２ ， 上 圆弧都 与直 线 ２ 相切 ， 上下半 圆弧的交 点
在直 线 ２上 。然后 沿着 圆弧 线 ３和 直线 ４切割该 型钢 ， 得
到 圆孔蜂窝 梁上下两 部分 ， 两部 分错动半个 厶， 沿 把这 并
装 提供 了空 间 ， 因而蜂 窝梁在 国内外工程 中得
到广泛应用 。
【 ｂ ｔ ｃ］ ｈ Ｉ０ ｅｍｉｕｅ ｔｄｓ ｎｈ ｃｒ ｌ －ｏｅ ａｔ ｌｅ ｂａ ｎ ｅｔｅｐｃｆ ｅｐｎｉｎ ａｏＴ ｅ ｄｌａ Ａ ｓｒ ｔＴ ｅ １ ｂａ ｓ ｓｄｏ ｅｉ ｔｅ ｉ ｕａ ｈ ｌｃｓ ｌ ｔ ｅｍｕ ｄｒ ｓｅｉｃ ｘ ａｓ ｒｔ ． ｍｏ ｅｃｎ ａ ｇ ｃ ｒ ｅａ ｄ ｈ ｉ ｏ ｉｈ
【 中图分类号】 ｕ ２ ．： Ｕ３ １ Ｔ ３ ３ Ｔ １ ３ 【 文献标志码】 Ａ 【 文章编号】 ０ ７９ ６ （０ １Ｏ ．０ ６０ １ ０．４ ７２ １） １０４ －４
图 ｌ ， 这两 组直线交 错画 出上半 圆弧 和下半 圆弧 ， ａ在 圆心
１ 引言
蜂 窝梁是在 宽翼缘 Ｈ型钢或 工字型钢 的腹板上 有规 律的按一定 的圆弧 或折现 切割后错位 焊接 而成的变截 面 构件 。由于 截面 高度较原 型钢有较大 的增加 ， 而提高 了 从 梁的抗弯 刚度和承载 力 ， 达到 节省钢材 的 目的 。 梁 自重较实 腹梁轻 ， 外观漂亮 ， 为管道设 备安 又
简支蜂窝梁的整体稳定性研究
圆孔型简支蜂窝梁的整体稳定性能研究陆云飞河海大学摘要：通过有限元模拟分析了圆孔蜂窝梁整体稳定性能，通过分析不同孔距、跨度和扩张比对梁的整体稳定承载力的影响，得到了蜂窝梁在设计中应该考虑的一些因素。
通过有限元计算发现，孔距和跨度的变化对蜂窝梁的整体稳定性能影响不大，基本没有影响，在今后的设计中可以采用相同截面实腹梁的稳定承载力乘以一定得折减系数求得蜂窝梁的稳定承载力，得以简化计算。
关键词：蜂窝梁;稳定承载力；孔间距；扩高比;前言蜂窝梁是将宽翼缘工字钢(或H型钢) 按一定的折线或圆弧线切割后错位焊接而成的空腹梁。
在蜂窝梁的空腹部分，由上翼缘或下翼缘与部分腹板所组成的T形截面的等截面部分称为“桥”，蜂窝梁的实腹部分称为“墩”，桥与墩相接处称为“桥趾”。
由于扩张后的截面高度较原工字钢有较大的增加，从而提高了梁的刚度和承载能力，既节省了钢材，又减轻了梁体本身的自重。
同时，蜂窝梁制作简单，腹板的空洞既美观又便于穿设管线，因此蜂窝梁在工程实际应用中具有很大实用价值。
近些年，我国科技人员对蜂窝钢梁作了一些研究，并进行了推广应用，取得了较好的社会效益和经济效益。
不少学者对圆孔蜂窝梁的强度、刚度方面进行了研究和实验。
但是对圆孔蜂窝形钢梁的整体稳定性分析，国内还缺少这样的规程。
目前，对蜂窝形钢梁的整体稳定性分析方法有：将蜂窝梁简化成压杆，将蜂窝梁简化为腹板面积减少了的实腹梁来确定临界弯矩，这些方法用于实际计算比较复杂。
借助有限元软件可以大大简化计算。
本文采用 ANSYS 有限元分析软件 ,对圆孔蜂窝梁的整体稳定性能进行研究 ,探讨了跨度、扩张比、孔间距等参数对梁整体稳定性能的影响 ,并将计算结果与相同截面的实腹式构件对比 ,得出影响圆孔形蜂窝梁整体稳定性的参数。
1蜂窝梁有限元模型圆孔蜂窝梁的构造如图 1 所示。
在蜂窝梁的空腹部分由上翼缘或下翼缘与部分腹板所组成的 T型截面部分称为梁桥;蜂窝梁的实腹部分称为梁墩。
图1 圆孔蜂窝梁本文中采用 ANSYS软件进行有限元分析。
圆孔蜂窝梁单轴称性能研究
圆孔蜂窝梁单轴称性能研究————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期：圆孔蜂窝梁单轴对称性能研究-建筑论文圆孔蜂窝梁单轴对称性能研究周雪枫，李桐，高尚（1．西安建筑科技大学土木t程学院，陕西西安710055；2．青岛理工大学土木学院，山东青岛266000）[摘要]为了探究单轴对称截面对圆孔蜂窝梁力学性能的影响，采用有限元分析法建立了125个模型研究截面类型对蜂窝梁的力学性能的影响。
研究结果表明，加强受压翼缘的蜂窝梁稳定承载力有较大提高，其强度虽然没有较大幅度的改善，但是内力分布却更加合理。
单轴对称蜂窝梁使内力重分布，其力学性能良好。
建议在工程中应用单轴对称蜂窝梁。
[ 关键词]蜂窝梁；单轴对称；非线性有限元；应力重分布[作者简介]周雪枫，硕士，E-mail:[emailprotected][收稿日期]2015-05-110引言蜂窝梁是一种承载力较高，较为经济且美观的构件，目前已经应用于大量工程，取得了很好的经济效益和社会效益。
在过去的几十年里，各国学者对蜂窝梁的研究，主要集中在强度、刚度和稳定性这三个方面，而对蜂窝梁的单轴对称性缺乏相应的研究。
加强上翼缘的钢梁可以充分利用钢材的强度，避免造成钢材的浪费，在厂房结构中还有利于管线的合理布设，故有必要对加强上翼缘蜂窝梁的力学性能做一些深入的研究。
本文对不同截面类型的蜂窝梁进行系统研究，选取了4种截面类型进行性能评估，采用有限元软件ABAQUS分析了上翼缘加强蜂窝梁的单轴对称截面类型、跨度、开孔率和孔间距对蜂窝梁力学性能的影响。
最终选出力学性能最优的截面。
1有限元模型验证1.1材料本构关系建立有限元模型时，材料采用Q235钢材，弹性模量为2.06×l05 N／mm2，泊松比为0.3，屈服强度为235N/mm2。
弹性剪切模量为G=7.923×104N/mm2。
某蜂窝夹芯结构抗拉破坏模式研究与工程应用
的破坏模 式和 影响 因素进行 了研 究， 指出该结构具有重量轻、 强度大、 隔热等优点 ， 值 得推广。
关键 词 ： 蜂 窝结构 ， 夹芯结构 ， 破 坏模 式 ， 有 限元分析
中图分类号 ： Ｔ Ｕ ３ １ ２ ． ３ 文献标识码 ： Ａ
０ 引言
焊部位 、 点焊部位和蜂窝材料失效应变相 同均为 ０ ． ５ ； 工况 ２为点
下 面 板
随着焊接部位失效应变的减小 ， 面芯脱离 的程 度越大 。由于钎焊
部位 的面芯脱离导致 应力 的释放 ， 在 点焊部 位不 产生应 力集 中 ， 此 时该 芯子的应 力集 中部位主要出现在两点焊的 中点部位 。
图 ２ 蜂窝结构 示意图
１ ． ２ 材 料模 型
上下 面板 和芯子 均采 用 Ｍ ａ ｔ — Ｐ ｌ ａ ｓ ｔ ｉ ｃ — Ｋ ｉ ｎ ｅ ｍ ａ ｔ ｉ ｃ 材 料模 型 ２ 工 程应用 在 航空航天领域 ， 飞机采 用蜂 窝夹芯 结构 可减 轻结 构重量 、 来模拟某种铝合金 ， 上下 面板 和蜂窝 芯子材料 参数 见表 １ 。以失
第３ ９卷 第 ６期
２ ０ １ ３年 ２ 月
山 西 建 筑
Ｓ ＨＡＮＸＩ ＡＲＣＨ Ｉ ＴＥＣＴＵＲＥ
Ｖ０ Ｉ ． ３ ９ Ｎｏ ． ６
Ｆ ｅ ｂ ． ２ ０１ ３ Nhomakorabea・１ １・
・
结 构
・抗 震
・
文章编 号： １ ０ ０ ９ — ６ ８ ２ ５ （ ２ ０ １ ３ ） ０ ６ — ０ ０ １ １ — ０ ２
提高疲劳寿命 、 提高飞机表面质量和维持外形稳定 效应变作为材料 破坏 的判 据 ， 分两 种工况 进行 讨论 ： 工 况 １为钎 减少应 力集 中 、
蜂窝夹层结构复合材料特性及破坏模式分析
蜂窝夹层结构复合材料特性及破坏模式分析
蜂窝夹层结构复合材料特性及破坏模式分析
沃西源;夏英伟;涂彬
【期刊名称】《航天返回与遥感》
【年(卷),期】2005(026)004
【摘要】文章介绍了蜂窝夹层结构复合材料的特性,结合研制实践破坏模式做了分析,同时还叙述了损伤破坏模式类型和损伤修补要求等内容.
【总页数】5页(45-49)
【关键词】蜂窝夹层结构;复合材料;破坏模式;分析
【作者】沃西源;夏英伟;涂彬
【作者单位】北京空间机电研究所,北京,100076;北京空间机电研究所,北京,100076;北京空间机电研究所,北京,100076
【正文语种】中文
【中图分类】V25
【相关文献】
1.含圆形脱粘缺陷复合材料夹层结构侧向压缩破坏载荷与破坏模式分析[J], 张维; 罗利龙; 张国凡; 吴存利
2.单向M40/环氧648复合材料层板的破坏模式分析[J], 沃西源; 夏英伟; 房海军
3.复合材料夹层板受弯破坏模式与设计参数研究 [C], Mao Yifeng; 冒一锋; Liu Weiqing; 刘伟庆; Zhuang Yong; 庄勇; Fang Hai; 方海
4.C/C复合材料螺栓受拉破坏模式分析[J], 孙鹏军; 雷勇军; 刘晓华; 崔鹏飞; 张宏宇。
蜂窝钢结构可靠性评估模型优化设计
蜂窝钢结构可靠性评估模型优化设计蜂窝钢结构是一种新型的轻质、高强度材料，具有良好的抗压性能和优异的耐久性。
可靠性评估模型的优化设计对于蜂窝钢结构的性能提升和应用推广具有重要意义。
在蜂窝钢结构的可靠性评估中，首先需要确定可靠性指标。
可靠性指标是评估蜂窝钢结构在给定条件下能够满足设计要求的能力。
常用的可靠性指标包括强度可靠度、稳定可靠度、劲度可靠度等。
这些指标可以反映蜂窝钢结构在服役期间的稳定性、安全性以及使用寿命。
在设计蜂窝钢结构可靠性评估模型时，需要考虑以下几个方面：1. 考虑不确定性因素：在蜂窝钢结构的可靠性评估中，不确定性因素是影响结构性能的关键因素。
例如材料的变异性、几何参数的偏差等。
通过引入随机变量，可以考虑这些不确定性因素对结构可靠性的影响。
2. 确定可靠性指标：根据实际需求和设计要求，选择合适的可靠性指标。
例如，对于承载力设计要求较高的蜂窝钢结构，强度可靠度指标可能是最为关键的。
3. 建立可靠性评估模型：通过建立数学模型，将蜂窝钢结构的性能与可靠性指标进行关联。
常用的方法包括概率统计方法、有限元分析方法等。
通过模型，可以评估蜂窝钢结构在设计寿命内的可靠性。
4. 优化设计：根据可靠性评估模型的结果，对蜂窝钢结构进行优化设计。
通过调整结构的几何参数、材料性能等，提高结构的可靠性。
优化设计的目标是在满足设计要求的前提下，尽可能提高结构的可靠性。
在优化设计过程中，需要综合考虑结构的性能和成本。
蜂窝钢结构的优点之一就是轻质，因此在优化设计中可以考虑减少材料使用量，降低成本的同时提高结构的可靠性。
除了对蜂窝钢结构本身的优化设计外，还可以考虑结构的使用情况和维护管理，进一步提高结构的可靠性。
例如，在结构设计的初期，可以考虑加强结构的监测和检测系统，及时发现结构的异常情况，采取相应的维护措施。
总之，蜂窝钢结构的可靠性评估模型优化设计对于提高结构的性能和可靠性具有重要意义。
通过考虑不确定性因素、确定合适的可靠性指标、建立可靠性评估模型以及进行优化设计，可以提高蜂窝钢结构的设计水平和应用价值，推动其在各个领域的广泛应用。
蜂窝梁受力性能数值分析
-蜂窝梁受力性能数值分析
蜂窝梁是一种从蜂窝结构延伸发展而来的新型复合材料结构，其外形酷似蜂窝状，结构稳定性好，强度高，自重轻，便于加工和制造。
蜂窝梁受力性能数值分析的具体过程如下：
1. 建立有限元模型：根据实际蜂窝梁结构的参数建立三维有限元模型，并将其划分为多个网格单元。
2. 选择适当的材料属性：蜂窝板通常采用塑料、金属等材料制成，通过分析所采用材料的弹性模量、泊松比和破坏强度等参数，为每一个有限元单元分配相应的材料参数。
3. 载荷和边界条件：在数值模型中引入载荷，来模拟蜂窝梁在实际使用中的负荷。
同时也要规定合理的边界条件，定义其支持方式，如支点、内部支撑等。
4. 进行数值计算：利用有限元方法进行计算，求解出蜂窝梁结构的应力、应变、变形等参数，并验证其受力性能。
通过计算机可以快速地得出结构的数值结果。
5. 结果分析：对计算结果进行分析、评估、比较，并确定合理的取模方法和电脑代码，以及优化结构改进的措施。
通过以上分析，可以得出蜂窝梁在负荷作用下的应力分布、变形和失稳状况，确定结构的受力性能和工作状态，优化结构尺寸、材料、工艺等方面，以提高蜂窝梁的性能并应用于实际情况。
蜂窝梁设计与应用汇编
图7 跨中附近主压应力图
图8 支座附近剪应力图（第一孔与第二孔交界处）
1.0恒载+1.0活载下的挠度为49mm。自振频率为4Hz。分析结果和PKPM软件中蜂窝梁的计算结果对照如下表：
程序
最大正应力
下边缘最大拉应力
对接焊缝处最大剪应力
挠度
自振频率
SAP2000
203N/mm2
148N/mm2
82N/mm2
41mm
4.0Hz
PKPM
154N/mm2
154N/mm2
70N/mm2
49mm
无
分析两种程序的结果及其计算方式的差别可知：对于开圆孔的蜂窝梁计算最大正应力的计算结果存在一定的差别；由于其它两种应力PKPM计算出来的是某一截面的平均应力而SAP2000计算的是某一局部单元的最大应力，局部应力集中，结果比较吻合。挠度的计算PKPM计算稍大，偏于安全。
四．蜂窝梁的应用
多哈超高层写字楼工程中使用了简支蜂窝梁，结合工程的实际情况，在蜂窝的设计中用SAP2000的壳单元有限元方法进行分析，得到较全面的分析结果。 其中一个模型如下图1： 梁高h：630mm，梁宽b:300mm，上翼缘折算厚度（考虑楼板的作用）t1：55mm，上翼缘厚度t2：31mm，跨度L：14980mm，孔径D：420mm，孔间距630mm，扩张比1.5。面荷载作用于上翼缘，恒载为38.12
其中V为截面总剪力；
按计算的假定，最大正应力发生在蜂窝梁T形截面部分两端的腹板孔角点上，即上图中b点或c点。对于上下T形蜂窝梁，其抗弯强度的计算公式为
（2）
――梁T形截面的净面积
――梁蜂窝孔上下两边的边长
――梁T形截面的腹板边缘处的净截面抵抗矩
蜂窝结构的压缩性能研究
蜂窝结构的压缩性能研究蜂窝结构是一种由许多六边形或其他多边形构成的空心结构，常见于工程领域中的材料和结构设计。
蜂窝结构具有轻质、高强度、刚性好等特点，因此在航空航天、汽车制造和建筑领域得到了广泛的应用。
本文旨在探究蜂窝结构的压缩性能，并提出有效的改进方案。
一、蜂窝结构的力学性能蜂窝结构的力学性能主要表现为承载能力和能量吸收能力。
承载能力是指结构在压缩负荷下的稳定性和强度，而能量吸收能力则是指结构在受到冲击或挤压时能够吸收和耗散能量的能力。
1. 承载能力蜂窝结构由一系列蜂窝单元构成，每个蜂窝单元相互连接形成整体结构。
蜂窝单元的形状和尺寸对结构的承载能力有着重要影响。
一般来说，蜂窝单元的边长越小、壁厚越大，则结构的强度越高。
此外，采用高强度的材料或增加蜂窝结构的层数也可以提高结构的承载能力。
2. 能量吸收能力蜂窝结构的能量吸收能力是通过结构中的屈曲、变形和破坏来实现的。
蜂窝结构具有多边形单元之间的连接关系，这种连接方式使得结构在受到外力时能够发生塑性变形，并吸收能量。
因此，蜂窝结构通常具有较好的能量吸收能力和抗冲击性能。
二、蜂窝结构的改进方案尽管蜂窝结构具有优秀的力学性能，但仍然存在一些问题，如承载能力不足、稳定性差等。
为了提高蜂窝结构的性能，可以采用以下改进方案：1. 材料优化选择高强度、低密度的材料是提高蜂窝结构性能的关键。
例如，采用高强度铝合金材料替代传统的钢材，可以在不增加重量的情况下提高结构的强度和稳定性。
2. 结构设计优化在蜂窝结构的设计中，需要考虑单元形状、尺寸和连接方式等因素。
合理设计蜂窝单元的形状和尺寸，以及优化连接方式，可以提高结构的承载能力和能量吸收能力。
3. 多层结构设计通过增加蜂窝结构的层数，可以进一步提高结构的强度和稳定性。
多层结构可以增加结构的抗压性能，适用于一些对高强度和刚性要求较高的应用场景。
三、应用前景与展望蜂窝结构由于其轻质、高强度和良好的能量吸收能力，在各个领域都有广阔的应用前景。
不同孔形蜂窝梁的承载力分析的开题报告
不同孔形蜂窝梁的承载力分析的开题报告
一、选题背景
蜂窝梁在工程中广泛应用，在结构设计中，对其承载力的分析和研
究具有重要意义。
而蜂窝梁的孔形则对其承载力有很大影响。
因此，不
同孔形对蜂窝梁的承载力进行研究，能够为蜂窝梁工程设计提供理论依据。
二、研究内容和目标
本研究将选取不同孔形的蜂窝梁进行承载力分析，包括圆孔、方孔、三角孔等多种不同形状的孔形。
通过有限元软件进行模拟分析，研究不
同孔形对蜂窝梁的影响，分析其承载力以及受力性能等参数，为蜂窝梁
的工程设计提供参考和依据。
三、研究方法
本研究采用计算机数值模拟的方法进行分析，使用ANSYS等有限元分析软件，按照一定的网格划分方法，对不同孔形蜂窝梁进行模拟分析，分析其承载力和受力性能等参数，以得到不同孔形蜂窝梁的承载力特点
和规律。
四、研究意义
本研究将对不同孔形蜂窝梁的承载力进行分析，为蜂窝梁的工程设
计提供指导。
通过分析不同孔形的承载力特点和规律，能够为蜂窝梁的
设计提供更好的选择，以达到更优的承载力和受力性能。
五、预期成果
1. 分析不同孔形蜂窝梁的承载力特点和规律；
2. 给出不同孔形蜂窝梁的承载力参数数据；
3. 探究不同孔形对蜂窝梁承载力的影响规律；
4. 为蜂窝梁的工程设计提供科学依据和建议。
基于SIWPSO的单轴对称圆孔蜂窝梁优化设计
基于SIWPSO的单轴对称圆孔蜂窝梁优化设计陈向荣;陈星;王鑫伟【摘要】利用具有随机惯性权重的粒子群算法(SIWPSO),在数学软件MATLAB中编写优化程序,将蜂窝梁的受力情况和边界条件详细地编入优化程序,以期得到蜂窝梁在任一工况下最优参数的精确解,经大量程序调试发现该程序输出结果稳定.通过ABAQUS建模进行有限元分析,发现所得单轴对称圆孔蜂窝梁的力学性能优良.研究表明:SIWPSO算法具有较快的收敛性和较高的精度,可以缩减设计时间并满足设计要求;此算法所得蜂窝梁能以较少的材料抵抗外部作用为,具有较离的经济性;此算法对蜂窝梁的优化设计有较高的适应度.【期刊名称】《江苏大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2015(036)006【总页数】6页(P716-721)【关键词】蜂窝梁;单轴对称;优化设计;粒子群算法;随机惯性权重【作者】陈向荣;陈星;王鑫伟【作者单位】西安建筑科技大学土木工程学院,陕西西安710055;西安建筑科技大学土木工程学院,陕西西安710055;西安建筑科技大学土木工程学院,陕西西安710055【正文语种】中文【中图分类】TP391.9随着绿色建筑的发展，钢结构越来越受到建筑师们的青睐，蜂窝梁也随之得到广泛应用.由于计算方法和规范编制的相对滞后，因此在很大程度上蜂窝梁的精细化、最优化设计被限制［1］.作为一种新兴的演化计算技术，群智能算法正逐渐成为各领域研究人员的关注焦点［2-5］.粒子群算法具有寻优程序简单、速度快的优点［2，4］.圆孔蜂窝梁因受力合理、节省钢材、制作方便、造型美观的优点在近期工程中有较为广泛的应用［6］.应用单轴对称圆孔蜂窝梁可使结构内力分布更加合理，并充分利用钢材［7］.但目前的相关研究较少，且未见有学者利用优化程序对其进行优化设计.设计单轴对称圆孔蜂窝梁时，不仅需要考虑开孔率、孔间距和跨度等常规蜂窝梁设计参数，还需对翼缘进行进一步设计计算，设计过程繁琐.为简化计算过程，同时得到一组经济合理、安全可靠的设计参数，有必要进行优化设计. 本研究采用MATLAB编写优化设计程序，使用基于随机惯性权重的粒子群算法，经过多次运行优化设计程序，得到一组稳定且符合边界条件的参数，并对所得优化结果进行有限元验证，以期为实际工程提供理论依据和参考.1 单轴对称圆孔蜂窝梁设计本研究中钢材选用Q235钢材，屈服强度为235 MPa，弹性模量E=2.06×105N·mm-2，泊松比υ取值0.3.1.1 制作过程图1为蜂窝梁构造图.圆孔蜂窝梁的一般制作方法是预先在H型钢上画切割线，按线切割后错位焊接.因设计的蜂窝梁为单轴对称截面，故需采用两种型号的钢材进行切割后混合焊接，焊成的构件如图2所示.图1 蜂窝梁构造图图2 构件截面示意图1.2 几何尺寸英国的BS 5950《建筑使用的钢制结构规范》［8］中以孔间距S和孔洞直径D 为几何设计参数，规定蜂窝梁应符合式(1)、式(2)的基本几何条件，即式中:HS为蜂窝梁截面高度.1.3 截面弯曲正应力蜂窝梁空腹截面处的弯曲正应力较大，应使空腹截面处的弯矩MU小于根据全截面塑性惯性矩计算得到的塑性弯矩MP，即满足式(3)的要求:式中:ALT为蜂窝梁上部T截面的面积;pY为钢材设计强度;HU为上、下T截面的重心距.1.4 截面剪切应力蜂窝梁的竖向剪应力PVY、水平剪应力PVH按式(4)和(5)计算，即式中:AWUL为上、下T截面的面积;AWP为最小腹板的面积.1.5 实腹处弯曲应力蜂窝梁的桥墩处有焊接接口，应力复杂，是蜂窝梁中又一个较为薄弱的截面，故此处应力应满足式(6)至式(9):式中:Mmax为蜂窝梁桥墩处的最大弯矩;ME为桥顶水平截面处的最大弯矩.1.6 挠度计算蜂窝梁的挠度时，需要先分别计算每一个开孔单元的挠度，然后叠加各部分挠度得到总挠度ytot，其值不应大于 BS 5950［8］规定的挠度限值.式(10)-(15)为挠度计算公式:式中:yMP为空腹截面处弯矩作用产生的挠度;yAP为T截面在轴力作用下产生的挠度;yST为空腹截面处剪力作用产生的挠度;ySMP为在实腹截面处剪力作用产生的挠度.2 优化设计程序2.1 SIWPSO算法粒子群优化算法(PSO)由Eberhart和Kennedy于1995年提出，是一种基于群智慧的优化算法［3］.由于PSO算法参数较少、收敛速度快、精度高，计算流程简洁，速度、位移变化公式简单易操作，与和声算法、遗传算法［9］相比更适合编程［2］.粒子群算法的流程图见图3.图3 粒子群算法的计算框图速度及位移变化的计算公式见式(16)和(17):式中:c1为认知因子;c2为社会因子;ζ和η为［0，1］区间内均匀分布的随机数;r 为位置更新时在速度前面加的约束因子，通常设置为1;w为惯性权重.本研究采用随机惯性权重，在一定程度上可以避免线性递减惯性权重在初期搜索不到最优点附近的区域时，随着w的递减仍然收敛不到最优点的局限性［3］.式(18)和(19)为 w 的计算公式:式中:rand(0，1)代表0到1之间的随机数;N(0，1)表示标准正态分布的随机数.2.2 边界条件边界条件分为几何、弯曲应力、剪切应力、弯剪应力和挠度等.参考英国规范BS 5950［8］中的设计公式并做简单推导，得到如式(20)至式(31)所示的约束条件，将这些边界条件加入到优化程序的目标函数中，以此约束各参数的取值.限制孔洞直径、孔间距和蜂窝梁高度:截面的最大弯矩小于塑性弯矩:空腹截面处及桥墩处的剪应力满足:T截面处考虑弯-剪应力相互作用:挠度不应超过限值L/360:2.3 选取算法程序中的变量及范围单轴对称圆孔蜂窝梁的制作过程特殊，其优化问题具有连续性，状态变量的范围应取截面表各尺寸的全集.优化变量中的截面高度H、腹板厚度t1、上翼缘宽度b1、上翼缘厚度t2、下翼缘宽度b2和下翼缘厚度t3等参数变化的范围采用BS 5950［8］截面尺寸表的全集;另外两个优化变量距高比 E取0.2～2.0，开孔率η取0.3～0.9(实际中用到E和η的极大、极小值的可能性很小，本研究目的在于以较大的范围尽可能搜索最优解，在运行中基本不会搜索到E和η的极大、极小值). 状态变量的选取关系到算法的精度及速度，故在算法程序的调试阶段，需要进行大量试验和迭代的评估工作.通过对参数选取的评估，发现粒子个数取80个，随机平均惯性权重从0.8变化到0.5，认知因子和社会因子均取0.5，迭代次数取1 000次，速度限制为各参数变化范围的5%，此时程序的性能达到最优.本研究算例均设置为上述状态变量进行优化设计.2.4 目标函数及计算原理以整根单轴对称圆孔蜂窝梁的重量为目标函数，或称之为适应度.利用惩罚算法对优化程序中的边界条件进行处理［10］，目标函数为式中:f(x)为以蜂窝梁重量为目标的目标函数;ai代表对第i个约束条件的惩罚因子，为12个趋于无穷大的数.优化程序循环中，如果边界条件不满足，就会对相应的目标函数进行惩罚，使本次迭代的适应度值很大，从而提前结束迭代，进入下一次迭代过程，直到得出的适应度值在正常范围内，即当所有边界条件均得到满足时，可结束本轮迭代并自动记录;然后比较每轮迭代所得的适应度值，选出最小值，即最小自重作为运行结果并输出.3 工程算例13.1 工程概况结合工程实际，选取同时承受集中荷载和均布荷载的梁为算例1，对前文提出的优化程序进行验证.受力情况及各参数见图4.图4 工况1下的单轴对称圆孔蜂窝梁3.2 迭代过程为直观显示优化设计的全过程，在SIWPSO算法的末尾加入结果的输出语句，运行MATLAB优化程序，可得每次迭代的粒子适应度最小值(目标函数的最小值)，将各点连接起来，剔除后500次相同的适应度值后的迭代过程如图5所示.图5 算例1的优化程序迭代图初始粒子状态和迭代100次时的粒子状态见表1.表1 算例1迭代过程的粒子状态粒子状态截面尺寸(H*b1*b2*t1*t2*t3)/mm 孔洞数/个孔间距/mm 蜂窝梁质量/kg 24.2 12 250.1 412.799 100初始粒子参数436.8*267.5*215.5*20.8*22.5*12.9 12 279.0 393.558269.7*432.3*376.5*11.1*9.6*22.4 11 320.7 464.356549.5*444.3*401.4*6.2*14.0*33.1 9 366.9 655.445636.5*239.9*197.2*16.1*25.3*19.6 25 119.4 -224.058603.8*279.5*239.0*14.1*31.3*15.6 35 84.3 -447.221755.6*296.3*248.0*10.5*32.9*代粒子参数253.0*131.1*246.4*5.8*7.0*7.4 10 361.1 129.952 253.0*130.5*246.5*5.8*7.0*7.4 10 361.1 129.843253.1*130.4*246.3*5.8*7.0*7.4 10 361.1 129.784404.3*188.5*232.3*10.2*15.5*13.5 15 221.3 222.639387.9*220.7*255.6*10.1*18.6*14.2 19 172.5 232.866253.1*130.4*246.4*5.8*7.0*7.4 10 361.1 129.808通过图5和表1可以看出，用SIWPSO算法编写的MATLAB优化程序，初期收敛速度很快，经100次迭代后就进入小范围搜索，整个搜索过程在迭代200次左右完成，之后迭代粒子参数基本不变，1 000次迭代的运行时间保持在2～3 min.通过对本优化程序进行多次运行，发现程序较为稳定，每次的运行结果几乎一致，有较小的几率出现一次很大差异的结果，实际使用时经几次运行程序就可以避免此类偶然事件的发生.3.3 优化结果通过MATLAB迭代程序的计算与分析，最终得到工况1下蜂窝梁的优化设计结果:梁高为252.9 mm，上翼缘宽为120.4 mm，下翼缘宽为101.6 mm，腹板厚为5.8 mm，上、下翼缘厚度均为7.0 mm，孔洞10个，孔间距为358.0 mm，梁自重为89.980 kg.3.4 有限元评估根据工况特点及边界条件，用ABAQUS对所得蜂窝梁优化结果进行分析和校验.图6为单轴对称圆孔蜂窝梁在工况1下的应力云图.由图6所示的应力云图可知，通过SIWPSO算法所得截面上的最大Mises应力为212.0 MPa，小于并接近材料的强度235.0 MPa，材料得到很大程度上的应用，留有一定的安全储备，可以保证结构安全可靠的同时，使钢材用量最小化，故所提出优化设计程序合理.图6 单轴对称圆孔蜂窝梁在工况1下的应力云图4 工程算例24.1 工程概况下文以实际工程中的一根承受均布荷载的单轴对称圆孔蜂窝梁为算例2(见图7)，梁承受活荷载为10 kN·m-2、恒荷载为6 kN·m-2.图7 工况2下的单轴对称圆孔蜂窝梁4.2 迭代过程优化设计程序的迭代过程见图8，取出多次试验中具有最小适应度值的迭代次数-适应度曲线，剔除后500次相同的适应度值.初始粒子状态和迭代100次时的粒子状态列于表2中.图8 算例2的优化程序迭代图表2 算例2迭代过程的粒子状态粒子状态截面尺寸(H*b1*b2*t1*t2*t3)/mm 孔洞数/个孔间距/mm 蜂窝梁质量/kg初始粒子参数500.2*191.3*153.1*9.5*16.6*25.4 5 782.6 994.052826.0*367.2*336.8*18.9*21.8*12.9 20 133.3 680.396506.5*407.4*372.8*15.9*28.8*33.5 11 906.7 2 523.833388.7*451.8*410.5*8.5*20.5*21.8 10 1 014.4 1 712.364472.9*404.1*345.1*20.9*15.3*14.1 9 1 134.1 1 733.724553.7*324.7*277.9*7.7*19.7*10.3 11 905.9 1 075.173 100代粒子参数304.2*152.3*121.2*6.1*9.8*10.3 23 416.5 333.833304.2*151.8*120.8*6.1*9.8*10.3 23 416.5 333.125304.2*151.5*120.6*6.1*9.8*10.3 22 436.4 336.967304.2*151.5*120.6*6.1*9.8*10.3 22 436.4 336.944304.2*151.7*120.7*6.1*9.8*10.3 22 436.4 337.202304.2*151.3*120.3*6.1*9.8*10.3 22 436.4 336.547由图8、表2可知，优化程序在迭代初期的收敛速度较快，经50次迭代即进入局部优化，迭代200次左右适应度不再减少，所有粒子的参数接近一致，经后续迭代剩余粒子也将参数锁定为该值，算法接近尾声.经过多次运行程序，各优化结果相差很小，即认为在该工况和约束条件下已找到最优参数.4.3 优化结果通过优化程序的运行，得到工况1下的优化设计结果:梁高为304.2 mm，上翼缘宽为131.6 mm，下翼缘宽为101.6 mm，腹板厚为5.8 mm，上翼缘厚度为9.0 mm，下翼缘厚度为10.5 mm，孔洞23个，孔间距为416.5 mm，梁自重为289.805 kg.4.4 有限元评估根据算例工况的特点及边界条件，使用ABAQUS对算例2建模进行有限元分析［7］，应力云图见图9.所得构件截面上最大Mises应力为210.1 MPa，小于并接近材料强度235.0 MPa，结构未发生塑性变形，且留有一定的安全储备，使构件安全可靠，用钢量最小化，再次证得优化设计程序的合理性.图9 单轴对称圆孔蜂窝梁在工况2下的应力云图5 结论1)通过多次运行优化程序，发现初期收敛速度极快，仅经过几十次迭代，即可进入局部范围搜索，经过200次左右迭代，就可以搜索出相应工况下最符合边界条件的构件参数，且每次运行程序所得构件参数几乎一致，以此可看出本程序具有收敛速度快和稳定性好的优点，可缩减设计时间.2)通过对两个算例得出的蜂窝梁构件进行有限元分析，可知该优化程序具有足够精确度.优化所得构件最大Mises应力接近且未超过材料强度，构件处于弹性阶段，翼缘和腹板能各尽其用，一定程度上增加了钢材利用率，为实际工程减少开支.3)本程序对于单轴对称蜂窝梁的优化设计具有较高适应度，可为工程设计提供参考. 参考文献(References)【相关文献】［1］邹锦华，魏德敏，苏益声，等.蜂窝梁的简化计算及其试验对比［J］.华南理工大学学报:自然科学版，2005，33(1):47-51.Zou Jinhua，Wei Demin，Su Yisheng，et al.Reduced calculation and its experimental comparison for castellated beams［J］.Journal of South China University of Technology:Natural Science Edition，2005，33(1):47-51.(in Chinese)［2］Biswas D K，Panja S C，Guha S.Multi objective optimization method by PSO ［J］.Procedia Materials Science，2014，6(1):1815-1822.［3］曾建潮，介婧，崔志华.微粒群算法［M］.北京:科学出版社，2004:12-18.［4］Ramin V S，Alireza N，Masoud N.Optimization of the castellated beams by particle swarm algorithms method［J］.APCBEE Procedia，2014，9(1):381-387.［5］吴霄，肖汝诚.基于遗传算法的大跨度混合梁斜拉桥索力优化［J］.江苏大学学报:自然科学版，2014，35(6):722-726.Wu Xiao，Xiao Rucheng.Optimization of cable force for cable-stayed bridges with mixed stiffening girders based on genetic algorithm［J］.Journal of Jiangsu University:Natural Science Edition，2014，35(6):722-726.(in Chinese)［6］Soltani M R，Bouchaïr A，Mimoune M.Nonlinear FE analysis of the ultimate behavior of steel castellated beams［J］.Journal of Constructional Steel Research，2012，70(10):101-114.［7］陈绍蕃.单轴对称工形截面无支撑简支梁的稳定承载能力［J］.钢结构，2008，23(8):14-19. Chen Shaofan.Buckling capacity of unbraced simplysupported beams with monosymmetric I-section［J］.Steel Structure，2008，23(8):14-19.(in Chinese)［8］BS 5950.Structural use of steelworks in building［S］.London，UK:British Standard Institution，2000.［9］Wei Yu，Li Baizhan，Jia Hongyuan，et al.Application of multi-objective genetic algorithm to optimize energy efficiency and thermal comfort in building design［J］.Energy and Buildings，2015，88(1):135-143.［10］Maheri M R，Narimani M M.An enhanced harmony search algorithm for optimum design of side sway steel frames［J］.Computers and Structures，2014，136(2):78-89.。
蜂窝梁滞回性能研究
蜂窝梁滞回性能研究贾连光;李秋镕;刘勐;宋中琦【摘要】为了研究地震作用下蜂窝梁滞回性能、局部稳定性以及局部屈曲对蜂窝梁滞回性能的影响规律,采用试验研究与理论分析相结合的方法对蜂窝梁滞回性能进行研究.设计4根不同腹板高厚比的正六边形孔蜂窝简支梁试件,在简支梁中央施加低周往复荷载进行拟静力试验.通过试验得到不同腹板高厚比正六边形孔蜂窝梁的滞回曲线、骨架曲线、刚度退化曲线,计算相应的延性系数及耗能系数,分析其破坏过程和破坏形态,研究蜂窝梁的滞回性能和破坏机理.结果表明:腹板高厚比较大的正六边形蜂窝梁主要破坏方式为孔间腹板局部屈曲,屈曲会导致试件变形急剧增加,滞回性能迅速变差,造成试件承载力下降而破坏;腹板高厚比越大,腹板越容易发生局部屈曲变形,因此,在实际工程中蜂窝梁应该严格限制腹板高厚比.【期刊名称】《建筑科学与工程学报》【年(卷),期】2018(035)005【总页数】9页(P179-187)【关键词】蜂窝梁;腹板高厚比;滞回性能;局部屈曲;试验研究【作者】贾连光;李秋镕;刘勐;宋中琦【作者单位】沈阳建筑大学土木工程学院 ,辽宁沈阳 110168;沈阳建筑大学土木工程学院 ,辽宁沈阳 110168;沈阳建筑大学土木工程学院 ,辽宁沈阳 110168;沈阳建筑大学土木工程学院 ,辽宁沈阳 110168【正文语种】中文【中图分类】TU973.20 引言蜂窝梁轻质高强，外形美观，便于穿孔，在地震作用下具有合理孔形、合理扩高比和合理孔间距的蜂窝梁端第1个蜂窝孔处易形成塑性铰[1-3]，可以较好地避免节点发生脆性破坏，提高了其转动能力，在一定程度上提升了结构的抗震性能[4-5]，因此被广泛运用于高层建筑和大跨结构中。
蜂窝梁的腹板局部屈曲破坏是蜂窝梁的破坏形式之一，在不同的荷载类型和边界条件下，蜂窝梁腹板会产生多种局部屈曲模态[6]，而孔间腹板破坏模式对蜂窝梁受力性能有着显著的影响[7]。
因此，国内外学者对蜂窝梁腹板局部屈曲做了大量的理论研究与试验分析，发现孔形、开孔率、孔间距、剪跨比、蜂窝梁高厚比等因素对蜂窝梁腹板屈曲的影响较大[8-10]，并给出了对应情形下合理的孔形、开孔率和蜂窝梁高厚比限值公式[11-14]。
蜂窝式框架结构的研究现状与展望
蜂窝式框架结构的研究现状与展望摘要：对蜂窝式钢结构的特点进行了阐述，引出蜂窝钢框架结构，分析了其组成和研究的必要性，并总结了国内外对蜂窝构件及蜂窝框架的研究现状，提出了有待进一步研究的问题。
关键词：蜂窝；蜂窝式钢框架。
引言蜂窝式钢结构（Cellular steel frame structure）是主要由蜂窝构件通过焊接或螺栓连接而成的新型钢结构体系。
蜂窝构件是对H型钢或工字钢按一定的折线或圆弧线进行切割后错位焊接而成的新型钢结构构件。
蜂窝构件按开孔形式分类可分为：六边形、圆形、椭圆形和矩形孔等。
这种构件自重轻，抗弯刚度大，承载力高，构件截面高度可达到原来型钢高度的1.3-1.6倍，在同样承载力下比实腹式构件节约钢材25-30%。
蜂窝式钢框架结构，是一种将蜂窝梁与蜂窝柱，或蜂窝梁与实腹柱结合在一起构成的钢框架结构形式。
该结构形式不仅具有传统钢框架结构体系的优点，还具有蜂窝构件的自重轻等特点，蜂窝孔洞便于管道的穿越，增加了楼层的净高，适用于多层与高层框架结构。
因此，在蜂窝构件研究的基础上，有必要对蜂窝钢框架的性能进行研究。
一、蜂窝构件的研究现状国外对蜂窝构件的计算方法研究较早.西方国家大多都将蜂窝构件的设计纳入规范，其中日本钢结构协会编制的《新版H型钢系列》，前苏联规范（CHипⅡ23-81）中，英国钢结构规范（BS5950），已经包含了蜂窝梁的计算公式。
国内对蜂窝构件的使用历史也较长，50-70年代，鞍钢、重钢、攀钢和首钢等冶金企业已经少量地应用过蜂窝梁。
迄今为止，国内学者已经分别对蜂窝梁的强度，刚度，稳定性以及对蜂窝柱等方面进行了较为广泛的研究。
2004年广西大学苏益声对六边形和圆形孔的蜂窝梁进行研究，提出这两种蜂窝梁的强度以及稳定简化计算方法，并编制了六边形孔蜂窝梁的承载能力表，和梁的最佳扩张比、梁桥高度和梁墩宽度取值的建议。
2006年，沈阳建筑大学徐晓霞在硕士学位论文《蜂窝式压弯构件弯矩作用平面内稳定分析》中，在考虑孔洞影响下，通过对比分析实腹和蜂窝压弯构件，研究了蜂窝式压弯构件弯矩作用平面内的稳定承载力，提出了其在弯矩作用平面内的设计方法。
蜂窝结构的等效模量计算与有限元仿真论文.
摘要摘要蜂窝夹层结构以其优秀的强度比，刚度比和较好的隔热隔震，耐冲击性能，被广泛应用于多个领域，如：航空航天，航海以及高速铁路等。
对蜂窝夹层的分析通常采用有限元分析进行，蜂窝夹层结构通常有蜂窝芯体与面板组成，分析时由于蜂窝芯体结构复杂，有限元模模型不易建立，于是为了减少计算量、提高分析效率就有了蜂窝芯体等效模型。
本文所做的工作是利用有限元软件以参数化建模方式建立蜂窝的实体模型和等效模型，在验证蜂窝等效模量的精度同时改变蜂窝的实体模型和等效模型的宏观尺寸，观察蜂窝芯体的宏观尺寸对蜂窝等效模量精度的影响，最后通过总结得到相应的结论。
关键词：蜂窝夹层结构有限元蜂窝等效模量2蜂窝结构的等效模量计算与有限元仿真ABSTRACTHoneycomb core sandwith structrue is wildly useded in many field, such as space, airplane designing and high-speed railway consduction. Generally,Honeycomb core sandwith structrue are engineered with Finite-Element method,but as we known Honeycomb core sandwith structrue is complex whitch is consited of honeycomb core and two panels,therefore,it's difficult to mldel the honeycomb core structrue with Finite-Element method.In order to reduce the work in caculating and improve the efficenc during engineering,equivalent model theory came out.What have done in this paper are modeling the Honeyconb core sandwith structrue and the equivalent model with APDL(Ansys Programing Design Language),then analysis the changing macroscopic dimensions of Honeyconb core sandwith structrue how to impact the equivalent precision of equivalent models.Keywords: Honeycomb core sandwith structure Finite-Element method Equivalent model目录 1目录第一章绪论 (3)1.1蜂窝夹层材料的简介 (3)1.2蜂窝夹层结构的研究现状 (4)1.3本文的所做的工作 (6)本章小结 (6)第二章蜂窝等效模量的推导与分析 (7)2.1概述 (7)2.2共性面性能能分析 (8)2.3富明慧修正式 (12)2.4综合考虑蜂窝壁板弯曲、伸缩、剪切的修正式 (15)2.5异性面等效模量分析 (19)2.6对于蜂窝夹芯板的等效处理方法 (23)本章小结 (24)第三章建模与分析 (26)3.1有限元与A NSYS简介 (26)3.2通用有限元程序A NSYS (27)3.3有限元建模 (28)本章小结 (31)第四章误差分析 (32)4.1约束条件 (32)4.2等效误差 (34)本章结论 (42)第五章全文总结 (45)2蜂窝结构的等效模量计算与有限元仿真第六章结束语 (47)参考文献 (49)第一章 绪论 3第一章 绪论1.1蜂窝夹层材料的简介铝蜂窝夹层板由两层薄而强的面板材料中间夹一层厚而轻的铝蜂窝芯组成。
圆孔工字型蜂窝梁扭转模态自由振动研究
圆孔工字型蜂窝梁扭转模态自由振动研究
黄斌;张文福
【期刊名称】《振动与冲击》
【年(卷),期】2024(43)6
【摘要】从能量等效角度,提出了一种圆孔工字型截面蜂窝梁连续型模型,应用新的薄壁构件扭转理论:板-梁理论,建立了构件扭转模态自由振动能量泛函模型,明确了
圆孔工字型截面蜂窝梁名义约束扭转惯性矩(翘曲常数)、自由扭转常数、转动惯量。
通过变分运算,获得了平衡微分方程模型。
基于扭转模态试函数,推导了圆孔工字型
截面蜂窝梁自由振动扭转模态振动圆频率,并与有限元结果对比校验理论模型预测
精度。
开展了悬臂圆孔工字型蜂窝梁受集中扭矩作用的端部截面转角理论分析与有限元计算,进一步检验了基于板-梁理论建立的蜂窝梁连续模型的适用性。
应用板-
梁理论对圆孔工字型截面蜂窝梁自由振动扭转的分析过程及推导步骤,为其他开孔
类型工字型蜂窝梁扭转模态自由振动研究提供了直接参考。
【总页数】8页(P329-335)
【作者】黄斌;张文福
【作者单位】南京工程学院建筑工程学院
【正文语种】中文
【中图分类】TU392
【相关文献】
1.工字型圆孔蜂窝梁强度破坏过程研究
2.工字型圆孔蜂窝梁整体稳定性分析方法研究
3.扭转弹簧约束复合材料层压梁的自由振动
4.铰接约束圆孔蜂窝组合梁抗火性能试验研究与数值模拟
5.冲击荷载下圆孔蜂窝梁动力响应及孔间腹板屈曲研究
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混凝土蜂窝麻面现象论文
1编号： ************论文题目分院名称 ************专业 ************班级 ************学生姓名 ************指导老师 ************2013年 5 月 6 日目录摘要： (3)1.混凝土结构表面蜂窝麻面形成的内部原因 (3)2、解决混凝土内部不利因素的方法 (4)2.1 ．选择使用优质的引气剂。
(4)2.2 ．降低混凝土黏稠度。
(4)2.3 ．控制新拌混凝土和易性。
(4)2.3.1新拌混凝土 (4)2.3.2新拌混凝土和易性 (4)2.4．如果水泥中含有引气组分，在拌制混凝土时应在其中加入消泡剂。
(5)3、混凝土结构表面蜂窝麻面形成的外部原因 (5)3.2. 不合理使用脱模剂。
(5)3.3含有引气性比较大的乳化剂及增稠剂。
(6)3.4模板材质不同也会使混凝土结构面层出现不同的状态。
(6)3.5环境温度对混凝土结构面层的质量也有影响。
(6)4、解决混凝土外部不利因素的方法 (7)4.1．分层浇筑 (7)4.2 ．选择使用优质的脱模剂。
(7)4.4 复振 (7)4.5 ．合理使用消泡剂。
(7)5、小结 (8)6、参考文献 (9)7、致谢 (10)摘要：随着建筑业飞速发展，科技水平不断提高，工程对混凝土的各种性能要求越来越高，工程不仅要求混凝土工作性能好、强度指标高、耐久性好等，而且还要求混凝土结构有光洁如镜的外观，尤其是清水混凝土结构要求更为突出，为此给我们提出一个新的课题，即如何保证混凝土结构表面无蜂窝麻面，光洁如镜。
关键词：混凝土结构蜂窝麻面1.混凝土结构表面蜂窝麻面形成的内部原因1.1 ．混凝土含气量过大，而且引气剂质量欠佳。
目前泵送混凝土用量较大，为了保证泵送混凝土的可泵性，往往在泵送混凝土中加人适量的引气剂。
由于各种引气剂性能有较大的差异，因此在混凝土中呈现的状态也不尽相同，有的引气剂在混凝土中会形成较大的气泡，而且表面能较低，很容易形成联通性大气泡，如果再加上振动不合理，大气泡不能完全排出，肯定会给硬化混凝土结构表面造成蜂窝麻面。
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结构工程硕士论文：圆孔蜂窝梁滞回性能及破坏模式分析
【中文摘要】蜂窝(腹板开孔)钢梁是一种截面形式合理、抗弯刚度大、承载能力高、经济效益建筑的新型钢结构构件。
目前我国对该类结构研究主要是在承载力和稳定等问题,在滞回分析方面的研究甚少。
本文在已研究的基础上,运用有限元软件ANSYS对蜂窝梁在低周反复荷载作用下的滞回性能和破坏模式给予了系统研究,主要内容如下:(1)介绍蜂窝梁的制作过程,并通过相似比得出模型和原型各物理量的关系。
(2)对跨高比D=10、12、14、16、18圆孔蜂窝梁在低周反复跨中集中荷载、跨内两集中荷载、全跨均布荷载作用下进行了系统的研究,并讨论不同跨高比的圆孔蜂窝梁在这三种加载方式下的滞回曲线以及骨架曲线。
通过对初始刚度指标、承载力指标、位移延性指标、能量耗散系数指标的分析,得出当跨高比D=14时,滞回曲线最饱满,延性系数以及耗能系数最大,具有较好的耗能能力,以及随跨高比的增大,圆孔蜂窝梁的承载能力和初始刚度逐渐减小。
(3)对跨高比
D=10、12、14、16、18的圆孔蜂窝梁在低周反复跨中集中荷载、跨内两集中荷载、全跨均布荷载作用下Von Mises应力分布的研究,讨论了不同跨高比和不同荷载作用形式的蜂窝梁的破坏模式,得到跨高比D等...
【英文摘要】Cellular steel beam (web perforation) is a kind of new steel members with reasonable section form, great flexural rigidity, high bearing capacity and remarkable
economic benefit. Our states have lots of the research on capacity and stability while the research on the analysis of hysteresis is seldom. Based on the previous researches, hysteretic and failure mode under cyclic loading systemically by the large general finite software-ANSYS in this paper.(1) Introduced fabrication process of cellular steel ...
【关键词】圆孔蜂窝梁模型设计滞回分析破坏模式
【英文关键词】cellular steel beam model design hysteresis analysis curve of skeleton
【目录】圆孔蜂窝梁滞回性能及破坏模式分析摘要
5-6Abstract6第1章绪论10-15 1.1 蜂窝梁10 1.2 蜂窝梁的应用及现状10-11 1.3 国内外研究现状11-13 1.4 本文研究内容13-15第2章蜂窝梁模型设计与制作15-28 2.1 蜂窝梁模型15-16 2.1.1 圆形
孔的蜂窝梁制作方法15-16 2.1.2 正六边形孔的蜂窝梁制作
方法16 2.2 蜂窝梁参数的取值16-17 2.3 相似基本概念17-18 2.3.1 几何相似17-18 2.3.2 相似指标
18 2.3.3 物理过程的相似18 2.4 不同荷载作用下的
相似关系18-26 2.4.1 集中荷载作用下的相似关系
18-21 2.4.2 跨内均布面荷载作用下的相似关系
21-23 2.4.3 两个集中荷载作用下的相似关系
23-26 2.5 本章小结26-28第3章圆孔蜂窝梁在低周反复荷载作用下的滞回性能28-50 3.1 钢材的应力-应变关系28-29 3.2 基本假定29-30 3.3 有限元模型
30-35 3.3.1 单元类型的选取30 3.3.2 有限元模型建立30-32 3.3.3 边界约束32 3.3.4 加载制度
32-35 3.3.5 构件分析类型35 3.4 圆孔蜂窝梁的抗震性能评价指标35-37 3.4.1 滞回曲线35 3.4.2 耗能能力35-36 3.4.3 骨架曲线36-37 3.4.4 位移延性系数37 3.5 高跨比D 对圆孔蜂窝梁的滞回性能影响
37-49 3.5.1 低周反复跨中集中荷载作用下的滞回性能
37-41 3.5.2 低周反复跨内两个集中荷载作用下滞回性能
41-45 3.5.3 低周反复均布荷载作用下滞回性能
45-49 3.6 本章小结49-50第4章圆孔蜂窝梁在低周反复荷载作用下受力破坏模式50-69 4.1 规定描述语言
50 4.2 低周反复跨中集中力作用下的破坏模式
50-57 4.2.1 D=10 的破坏模式50-51 4.2.2 D=12 的破坏模式51-52 4.2.3 D=14 的破坏模式52-55 4.2.4
D=16 的破坏模式55-56 4.2.5 D=18 的破坏模式
56-57 4.3 低周反复跨内两集中力作用下圆孔蜂窝梁的受力破坏模式57-62 4.3.1 D=10 的破坏模式57-58 4.3.2 D=12 的破坏模式58-59 4.3.3 D=14 的破坏模式
59-61 4.3.4 D=16 的破坏模式61 4.3.5 D=18 的破坏模式61-62 4.4 低周反复全跨均布荷载作用下圆孔蜂窝梁的受力破坏模式62-68 4.4.1 D=10 的破坏模式
62-63 4.4.2 D=12 的破坏模式63-64 4.4.3 D=14 的破坏模式64-66 4.4.4 D=16 的破坏模式66-67 4.4.5
D=18 的破坏模式67-68 4.5 本章小结68-69结论
69-71主要结论69研究展望69-71致谢
71-72参考文献72-75作者简介75攻读硕士学位期间发表的论文和科研成果75-76。