加固用钢结构栓焊并用连接承载性能有限元分析
影响钢框架稳定承载力要素的有限元分析
影响钢框架稳定承载力要素的有限元分析
有限元分析是一种根据物理现象建模、采用数学方法描述这些现象的方法，在计算建筑物稳定承载力时，有限元分析被广泛运用。
钢框架结构作为现今建筑结构中的主导，其稳定承载力的计算对于保证建筑物的安全性至关重要。
运用有限元分析的建模方法可以有效率地模拟钢框架结构的受力情况，可以准确估计结构响应结果。
影响钢框架稳定承载力要素包括但不仅限于：钢构件材料性能、钢构件加工质量、设计及施工工艺影响、构件分拆及结合方式、地基及联接承载力等。
计算机的有限元分析可以用来准确估算钢框架稳定承载力，钢构件设计要遵循温度及环境条件的变化去作出最佳决策，以达到最优的构件质量。
通过在模型中进行有限元分析，可以对框架结构的运动特性、变形、屈曲等力学性能特征进行进一步研究。
另外，有限元分析也可以用来估计钢构结构的整体载荷承载力，根据荷载关系及分布进行加以判断，阐明其负荷特征，准确估算钢架框架结构的抗震能力。
总之，有限元分析对于确定钢框架稳定承载力有非常重要的作用，为保证建筑物安全性提供了可靠的支持。
大型钢结构整体提升过程的有限元分析
主要由8榀管桁架组成，管桁架两端支座为抗震球铰支座，支座安装标高为+23.29m。
管最重的管桁架单重达45.4吨。
如采用大型起重机械进行单榀桁架吊装方案，起重机械设备需在顶板上进行吊装作业，顶板承载能力无法满足要求，则需要投入大量的地下室顶板加固费用。
如采用搭设满堂则施工周期长、成本高和安全风险“地面原位拼装、整体提升”的施工工艺。
将屋面钢结构在安装位置正下方的地下室顶板上拼装成整体后，利用“液压同步提升技术”，将其提升到位。
提升过程中结构受力采用有限元软件MIDAS/Gen全过程仿真计算，同步提升通过计算机控制实现，有效保障施工安全，并将大大降低施工难度。
1提升方案设计1.1提升吊点布置屋面钢结构在其投影面正下方的地下室顶板上拼装为整体，根据其结构左右对称的特点并通过软件分析优化，最终确定在两侧面各布置五个吊点（见图2）。
在钢柱湖北武穴人，工程师，研究方向为图1进站大厅立面25.650#1展厅20.900（结）24.2505100025.650#2展厅20.900（结）-0.800-0.200进站大厅-0.200-0.80090009000900084002520084009000900090001-151-161-171-181-191-201-212-12-22-3杆设置提升平台，布置上吊点（见图3）。
在与上吊点对应的管桁架下弦杆件上安装提升下吊点（见图4），上、下吊点间通过专用底锚和专用钢绞线连接。
1.2提升平台设计同步提升方案提升前，检查提升单元和所有临时措施是否满足施工方案和图纸设计要求。
确认无误后以计算机仿真计算的各提升吊点反力值为依据，对提升单元进行分级加载（试提各吊点处的液压提升系统伸缸压力分级增加，依次为40%、60%、70%、80%。
再次检查各部分无异常的情况可继续加载到90%、95%、100%，直至提升单元全部脱离拼装胎架。
提升单元离开拼装胎架约150mm 后，利用液压提升系统设备锁定，空中停留12小时做静载试验，点结构、承重体系和提升设备等做全面检查，各项检查正常无异常，再进行正式提升。
有限元分析在钢结构工程施工中的应用
有限元分析在钢结构工程施工中的应用摘要：现阶段，我国的综合国力不断地提高，人们的生活水平也越来越高。
为满足人们文化及精神生活的需求，各种大型建筑应运而生。
尤其，近年来各种空间钢结构不断涌现，如网架结构、桁架结构、网壳结构等广泛应用于实际工程中。
对大跨空间钢结构而言，由于其结构施工过程复杂，施工方法和施工工艺繁琐，在施工阶段出现风险的概率要比其他结构高。
运用有限元分析，可以在钢结构施工过程中进行计算机模拟跟踪计算，为施工过程提供安全精确的数值分析结果和动态模拟。
关键词：有限元分析；钢结构工程施工；应用引言随着我国经济的发展，大跨度空间钢结构的形式也日趋复杂，施工过程对结构的影响不能忽略。
用施工力学的方法对施工过程进行预分析，不仅可以优选结构施工方案，而且保证施工过程中结构的安全性以及竣工状态结构的内力和位形满足设计要求。
本文基于ANSYS、MARC等大型有限元平台上，并充分考虑施工步骤，等的影响，对结构施工进行跟踪模拟分析。
1有限元方法及软件介绍有限元法可以称为有限单元法或有限元素法，基本思想是将物体（即连续求解域）离散成有限个且按一定方式相互连接在一起的单元组合，来模拟和逼近原来的物体，从而将一个连续的无限自由度问题简化为离散的有限自由度问题求解的数值分析法。
结构在施工过程中是逐层承受荷载的，并引起结构相应的内力和变形，每次对结构施加荷载时，结构便形成刚度，便产生内力与变形。
当增加下一结构时，所施加的荷载与原来形成的荷载一起影响结构的变形与内力，这样不停地变化，内力与变形也在不停地发生变化，每次形成矩阵不断地迭代求解，有限元则是采用单元生死技术来控制结构的先后顺序，模拟变形，得到所需要的结果。
结构施工建模步骤如下：（1）建立构件三维空间有限元模型，形成结构整体刚度矩阵；根据施工步骤划分施工阶段，分阶段建模。
（2）利用有限元软件ANSYS的单元生死技术钝化所有施工步（包括构件及其相应的边界条件、荷载和约束），先将整体结构建模，按照施工的顺序，将未建造结构单元的刚度矩阵乘以一个很小的缩减因子，即单元生死系数，这样单元就处于失效的状态下；（3）将单元载荷、质量、应变和刚度设为0值，未建结构单元的质量、刚度对已建结构不产生任何影响。
有限元分析在工程机械钢结构设计及结构优化中的应用
有限元分析在工程机械钢结构设计及结构优化中的应用1. 本文概述本文旨在深入探讨有限元分析（Finite Element Analysis, FEA）在现代工程机械钢结构设计与结构优化过程中的关键作用及其实际应用价值。
随着计算机技术和数值模拟方法的发展，有限元分析已经成为工程领域不可或缺的重要工具，尤其在解决复杂钢结构的力学行为、承载能力评估、疲劳寿命预测以及结构优化设计等问题上具有显著优势。
在工程机械钢结构的设计阶段，有限元分析能够精确模拟构件在各种载荷条件下的应力分布、变形状态和稳定性特征，从而帮助设计者在产品开发初期就对结构性能进行预估和改进。
同时，通过开展细致的有限元仿真研究，可以对潜在的局部薄弱区域进行识别，并据此进行针对性的结构强化设计。
本文将系统介绍有限元分析的基本原理及其在工程机械钢结构领域的具体应用步骤，结合实例阐述如何利用有限元法实现结构静力分析、动力学分析、热力学分析以及多物理场耦合问题的研究。
还将探讨借助高级优化算法与有限元软件平台相结合的方法，实现工程机械钢结构的轻量化、功能化与成本效益最优化设计策略，以期推动该领域的技术进步和产业升级。
2. 有限元分析的理论基础有限元分析（Finite Element Analysis, FEA）是一种数值计算方法，它通过将一个复杂的结构分解成许多小的、简单的、形状规则的单元（有限元），并对这些单元进行局部的分析，来近似求解整个结构的响应和行为。
有限元分析的基本原理是将连续体划分为有限数量的离散单元，每个单元内部的物理行为可以通过局部的近似函数（形函数）来描述。
通过组装这些局部近似函数，可以得到整个结构的全局近似解。
形函数是有限元分析中的核心概念，它定义了单元内部的位移或温度等物理量的分布情况。
插值是通过有限个已知点（节点）的函数值来构造一个连续函数的过程。
在有限元分析中，形函数通常采用多项式函数，如线性、二次或三次插值。
刚度矩阵（Stiffness Matrix）是描述结构在受力后变形能力的矩阵。
钢结构加固新技术及其应用研究 (2)
钢结构加固新技术及其应用研究近年来，我国钢结构的应用越来越广泛。
本文全面归纳了包括粘贴钢板加固法、粘贴纤维增强复合材料加固法、组合加固法等在内的多种钢结构加固新技术，并简要阐述了其应用研究现状。
结合新版国家标准编制的需要，提出了各种新技术纳入规范时的关键技术问题和可能的解决思路，为该技术标准编制工作提供参考。
标签：钢结构加固新技术；应用研究近年来，随着钢铁产量的提高、钢材材性的不断改进、钢结构设计理论的发展进步和对于大跨、高层、超高层建筑需求的增加，钢结构的发展和应用突飞猛进。
随着新能源技术的发展，分布式光伏发电特别是原有钢结构大型屋面光伏发电项目的不断涌现，钢结构厂房的安全问题逐渐显露出来，在积累了很多经验教训的同时，必须对存在安全隐患的钢结构进行加固，从而避免钢结构事故的发生。
1、钢结构加固新技术及其应用研究1.1增大截面焊接加固法加固方法的一种最基本的方法就是增大截面法。
而其中通过焊接方式增大截面是钢结构加固中最传统也是最直接的选择。
尤其是在承载条件下，由于焊接加固施工的便捷性和可靠性，往往成为钢结构加固的首选方案。
CECS77∶96对焊接加固钢结构构件的设计方法进行了较为详细的说明。
基于此，国标《钢结构加固设计规范》编制组开展了承载条件下焊接加固钢结构构件承载性能的研究工作，对轴心受压构件、受弯构件、偏心受压构件经焊接加固后的力学性能进行了大量的试验研究和数值分析，细致考察了焊接加固过程中构件的应力重分布、变形发展历程以及加固后的残余变形、破坏模式和承载能力。
1.2粘贴钢板加固法粘贴钢板加固法又称粘钢加固技术，是在钢结构表面用特制的建筑结构胶粘贴钢板，依靠结构胶使之黏结形成整体共同工作，以提高结构承载力的一种加固方法，属于一类特殊的增大截面加固法。
该技术施工过程中不使用明火，不影响结构外形，所要求工作面小。
1.3粘贴纤维增强复合材料加固法纤维增强复合材料（FRP）具有优异的物理、力学性能，如比强度和比刚度高、抗疲劳性能和耐腐蚀性能好、现场可操作性强、施工周期短、不损伤原结构等，目前已广泛用于混凝土结构和砌体结构的加固之中，其中常用的FRP有三种，即碳纤维增强复合材料（CFRP）、玻璃纤维增强复合材料（GFRP）和芳纶纤维增强复合材料（AFRP）。
Q460高强钢螺栓抗剪连接承载性能有限元分析
Q460高强钢螺栓抗剪连接承载性能有限元分析郭宏超;皇垚华;李炎隆;刘云贺;简政【摘要】为了更好地发挥高强度钢材的承载性能,保证高强度钢材连接节点的性能和质量至关重要,本文对螺栓预拉力、连接板表面状态、钢材等级及连接板厚度等因素进行了参数分析,并与GB50017、ANSI、EC 3规范理论计算值进行了对比,讨论了不同规范的适用性.结果表明:螺栓预拉力对连接抗剪强度和变形没有影响;抗滑移系数从0.35增加到0.50,连接的变形值减小15.5％,承载力几乎没有提高;钢材屈服强度从345 MPa增加到690 MPa,承载力提高了1.58倍,而变形能力明显降低,延性变差;增加钢板厚度能显著提高连接承载能力,连接的破坏模式由钢板横向撕裂破坏发展为栓杆剪切破坏.%The performance and quality of high strength steel connection node are essential for the better application of the bearing capacity of high strength steel.In order to make a discussion of the application of different standards,the parameter analysis is made to bolt pretension force,the surface state of connecting plate,steel grade and thickness of connecting plate,compared with theoretical calculating value of standard GB500017,ANSI,EC3.The result shows that the bolt pretension force has no effect on shear strength and deformation;if the anti-slip factor increases from 0.35 to 0.50,the deformation value will decrease by15.5％,and the bearing capacity almost has no improvement.If the steel yield strength increases from 345 MPa to 690 MPa,the bearing capacity increases by 1.58 times,but the deformation capacity obviously decreases and the ductility weakens;the connection bearing capacity can beobviously improved by the increase of steel thickness,with the failure in connection caused by crosswise tear of steel plate caused by bolt shear.【期刊名称】《西安理工大学学报》【年(卷),期】2017(033)002【总页数】7页(P180-186)【关键词】高强度钢材;螺栓预拉力;摩擦系数;抗剪性能;折减系数【作者】郭宏超;皇垚华;李炎隆;刘云贺;简政【作者单位】西安理工大学土木建筑工程学院,陕西西安710048;西安理工大学土木建筑工程学院,陕西西安710048;陕西省建筑科学研究院,陕西西安710082;西安理工大学土木建筑工程学院,陕西西安710048;西安理工大学土木建筑工程学院,陕西西安710048;西安理工大学土木建筑工程学院,陕西西安710048【正文语种】中文【中图分类】TU392与普通强度钢材相比,高强度钢材具有材质均匀、刚度大、塑性和韧性好、可靠性高等优点。
CFRP加固钢梁的有限元分析
D ) 1 2 3加固钢梁的 %&’ (’算例
本 文采用笔者提出的c 三 维 实 体F 弹 簧F 壳 元d 有 限 元 模 型$ 即钢梁或混凝土板采用实体单元 胶层采用弹簧单元 对完好钢梁 7 损伤钢梁 7 完好组合 0 ^ $ / 0 $ T 4板壳单元 $ ’ * < B ) * +, . ) 1 2 3采用 ’ @ ; < < 万方数据 梁和损伤组合梁粘贴 ) 厚度为 e 和) 厚度为 D 加固前 7 后的性能进行了 ! ^++6 # e++6 1 2 3布 5 1 2 3板 5
V
钢结构由于强度高 P 塑性和韧性好 J 在工程结构中的应用非常广泛 2 钢结构中存在大量的受弯构件 J 由于 腐 蚀或疲劳 J 这些 受弯 钢梁下翼 缘 往 往 会 发 生 不 同 程 度 的 损 伤 J 严重影响了钢梁的刚度和承载能 但这种加固方法增加了结构重量 P 焊接缺陷对疲劳敏感 2 纤维增强复合材料由于具有优异的物理力学性 能J 已广泛应用于土木工程结构的加固和修复中 2 近年来 J 国内外 对纤 维增强 复合材 料 ’ 加固 混凝 ( E H I 但是对 E 国外 对这 土结构进行了大量的研究和广泛的应用 J H I加固 钢结构 的研究 和应用 则相 对较少 2 W # R ! X 一领域的研究主要集中于试验研究 而国 内 对 该领 域的 研究则 起步 较晚 J 国家工 业建 筑诊断 与改造 J 工程技术研究中心率先于 $ 并已取 % % %年开始对这种新的钢结构加固技术进行了较为系统的试验研究 J W N R & X 得了部分研究成果 2 本 文对粘贴碳纤维增强复合材料 ’ 加固钢梁和组合梁有限元分析的几个关键问题进行 了分 ( G E H I 析J 并利用有限元软件 5<@ 采用笔者提出的 Q 三维实体 R 弹簧 R 壳元 S 有限元模型分析了完好钢梁 P 损 J Y@ 伤钢梁P 完好组 合梁和 损伤组合梁 粘 贴 G 后 刚 度P 屈 服 荷 载 和 承 载 能 力 的 变 化2 分析结果 E H I加 固 前 P 表明J 钢梁和组 合梁采 用 G 对于损伤钢梁和组合梁粘贴 E H I布和 G E H I板 加 固后 其性 能均 有所 提 高 J G E H I板的加固效果则更加明显 2
高强度螺栓与焊缝并用接头抗剪承载力的有限元分析
高强度螺栓与焊缝并用接头抗剪承载力 的有限元分析
张东旭侯兆新孙磊
（中冶建筑研究总院有限公司，北京
１０００８８）
摘要：通过对不同焊脚尺寸的侧面角焊缝与不同直径高强度螺栓之间并用连接的有限元模型研究，并考虑到不 同螺栓数目或布置方式时并用连接承栽力的影响，确定了高强度螺栓和侧面角焊缝之间合理的构造匹配方式。通 过分析，绘出各连接情况下并用连接节点的荷载一变形曲线，研究探索高强度螺栓和焊缝的协同工作能力，以及影 响栓焊并用连接承栽力的因素。确定高强度螺栓和侧面角焊缝分别对并用连接节点承栽力的贡献，给出承栽力的 计算公式，提出设计建议。
ｃａｐａｃｉｔｙ ｉｓ ｇｉｖｅｎ
ｔＯ
ｔｈｅ ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎｓ
ｃａｎ
ｂｅ ｄｅｔｅｒｍｉｎｅｄ．Ａ ｆｏｒｍｕｌａ ｏｆ ｔｈｅ
ａｎｄ ｄｅｓｉｇｎ ａｄｖｉｃｅ ｉｓ ｐｕｔ ｆｏｒｗａｒｄ．
ＫＥＹ ＷＯＲＤＳ：ｈｉｇｈ－ｓｔｒｅｎｇｔｈ ｂｏｌｔ；ｆｉｌｌｅｔ ｗｅｌｄ；ｊｏｉｎｔ ｗｉｔｈ ｃｏｍｂｉｎｅｄ ｂｏｌｔｓ ａｎｄ ｗｅｌｄｓ；ｓｈｅａｒ ｂｅａｒｉｎｇ ｃａｐａｃｉｔｙ
震藤燃
■■■
ａ一侧面角焊缝连接；ｂ一高强度螵栓连接；ｃ一栓焊并用连接
图２节点有限元计算模型
１．２材料模型 模型选用的材料为理想弹塑性模型，其弹性模
量为Ｅ一２．０６×１０５ ＭＰａ，泊松比ｖ＝０．３。对于材
连接的承载力。５组研究对象不同匹配连接节点构 件的几何尺寸如图３所示，其中芯板和盖板之间摩 擦面抗滑移系数取０．４０。
表５
并用效率
Ｄ１ Ｄ２ Ｄ３
以上因素造成了表４中部分栓焊并用连接节点 的承载力大于高强度螺栓连接与侧面角焊缝连接承 载力之和。通过对Ｄ２一Ｄｌｌ各种连接情况下的 荷载一变形曲线研究可知，侧面角焊缝在达到承载力 极限时，节点的变形量大于高强度螺栓发生滑移破坏 时的变形，故可以认为螺栓先于侧面角焊缝发生破 坏，即高强度螺栓在栓焊并用连接中的并用效率达到 １．０。Ｄ１一Ｄ１１栓焊并用连接效率统计见表５。
Q460等级高强度钢材螺栓抗剪连接孔壁承压性能有限元分析
Q460等级高强度钢材螺栓抗剪连接孔壁承压性能有限元分析潘斌;石永久;王元清【摘要】运用三维实体有限元数值模拟方法,对9组Q460等级高强度钢材螺栓抗剪连接试验进行材料、几何、接触非线性分析,详细介绍了建立有限元模型的具体方法,给出了极限承载力的求解全过程,提出了影响其模拟精度的重要因素.根据端距、边距和螺栓间距的不同,采用有限元模型模拟出了连接板发生的孔壁承压破坏、净截面破坏等不同的破坏模式,通过有限元分析得到的极限承载力计算值与试验值十分接近.结果表明:建立的有限元模型能够准确模拟高强度钢材孔壁承压性能,选择合适的应力-应变关系和接触刚度是影响计算精度的关键.%A finite element model with three-dimensional solid elements was established to stimulate the bolted connection in nine groups of Q460 grade high strength steels. Non-linear material, geometrical and contact analysis were carried out to predict the load-displacement curves. The model-building procedure and solution programs were introduced in detail. Due to various end distance, edge distance and pitches, different failure modes were observed including end tear-out, bearing resistance and net-section facture. The effectiveness of the performed finite element analysis was verified by the comparison between calculation results and the experiment results. The results show that the finite element model in the paper can simulate bearing resistance of bolted connection in high strength steels. It's found that the appropriate stress-strain relations and contact stiffness are important parameters for accurate prediction.【期刊名称】《建筑科学与工程学报》【年(卷),期】2012(029)002【总页数】8页(P48-54,95)【关键词】高强度钢材;孔壁承压性能;破坏模态;有限元分析;接触非线性;极限承载力【作者】潘斌;石永久;王元清【作者单位】清华大学土木工程安全与耐久教育部重点实验室,北京 100084;清华大学土木工程系,北京 100084;清华大学土木工程安全与耐久教育部重点实验室,北京 100084;清华大学土木工程系,北京 100084;清华大学土木工程安全与耐久教育部重点实验室,北京 100084;清华大学土木工程系,北京 100084【正文语种】中文【中图分类】TU3910 引言高强度（Q460级或更高强度）钢材已在实际工程中得到了逐步推广和应用［1］。
大型钢结构节点承载力的有限元分析
第5卷第3期2013年6月V01．5N o．3 J un．2013大型钢结构节点承载力的有限元分析沈国辉孙炳楠楼文娟陈震(浙江大学建筑工程学院，杭州310058)【摘要1采用有限元方法计算大型钢结构节点的承载力，针对带加劲肋和不带加劲勋的十字型钢管节点，给出有限元方法的建模过程和建模方法，计算在支管轴向荷载作用下的承载力，并将有限元计算结果与足尺试验结果进行比较。
研究发现，在支管承压情况下有限元建模时可以对支管的模型进行简化；带加劲肋和不带加劲肋十字型钢管节点的有限元分析结果与足尺试验结果比较吻合；有限元方法可以获得荷栽位移曲线的下降段。
【关键词】有限元；钢结构；节点；承栽力；足尺试验【中图分类号】TU312；TU391【文献标识码】A【文章编号】1674—7461{2013)03-0032—051前言大型钢结构节点在土木构筑物如高层钢结构、输电塔、电视塔等中得到广泛的应用，钢节点起到杆件之间力传递的作用。
如果钢节点由于超出了承载力而产生破坏，会使得结构的传力路径中断或改变，可能会导致结构整体承力体系的局部破坏和整体破坏。
获得大型钢结构节点的承载力以保证结构设计的安全、经济、合理具有重要的意义。
钢结构节点承载力的获取途径通常为：规范查阅、理论推导、足尺试验和有限元计算。
以往已有一些相关的研究大型钢结构节点的承载力，Paul 等…在空间节点试件试验结果的基础上得出极限承载力公式；M aki no等心1建立了圆钢管相贯节点试验和有限元分析的数据库；K ang等”1对空间节点的承载能力进行试验分析和理论研究；鲍侃袁等H1对带连接板K型钢管节点进行足尺试验和理论推导；邢丽等”1采用有限元和试验方法研究焊接球节点的承载能力；刘红军∞1和白强"1等对环形加肋节点进行弯矩作用下的承载力研究。
规范查阅¨’91规范查阅口。
通常针对常见的节点；理论推导对于复杂的钢结构节点存在着一定的困难；足尺试验虽然精度高但代价巨大；相比而言，采用有限元方法既然较好地获得大型钢结构节点的承载力，又具有很好的经济性。
有限元分析在工程机械钢结构设计及结构优化中的应用共3篇
有限元分析在工程机械钢结构设计及结构优化中的应用共3篇有限元分析在工程机械钢结构设计及结构优化中的应用1有限元分析是一种基于数字计算的工程设计方法，可以在虚拟环境中对物体进行模拟，计算出物体在各种力和材质条件下的变形和应力状态。
在机械工程中，有限元分析技术被广泛应用于钢结构设计及结构优化中，可以有效提高工程机械的安全性、耐久性和性能。
在工程机械领域，钢结构设计是一个重要的环节，它涉及到许多因素，如结构强度，耐久性，安全性等。
通常，机械设计师需要设计一个坚固耐用的钢结构，同时还要确保其满足规定的力学要求和安全标准。
由于机械结构较为复杂，往往难以通过手工计算或实验测量来获得精确的力学参数，这时有限元分析技术便可以发挥重要的作用。
首先，有限元分析可以提供高精度的结构分析，可以根据设计要求细化结构模型，考虑各种载荷和边界条件下的最坏情况，分析结构的应变、应力分布，预测可能的破坏模式，从而优化结构的设计和材料选用。
有限元分析工具可以模拟正常工作过程中的多重载荷，包括静载荷和动载荷等，还可以模拟极端工作条件下的结构响应，例如自然频率、疲劳寿命等。
其次，有限元分析提供了快速和成本效益的解决方案。
设计人员可以使用有限元分析软件对各种结构方案进行快速优化，以获得最佳性能和最小的成本。
此外，比较不同结构方案的有限元分析结果可以帮助设计人员选择最佳方案，避免遗留的缺陷和错误设计问题。
最后，有限元分析还可以帮助设计人员进行结构疲劳寿命分析。
对于大型机械设备，疲劳破坏是主要的破坏模式之一。
在有限元分析中，设计人员可以对结构进行动态载荷仿真，预测结构各部件的疲劳寿命和破坏模式，从而提高结构的耐久性和工作寿命。
尽管有限元分析技术在机械工程中的应用已取得了巨大成功，但同时还存在一些挑战和限制。
例如，有限元分析的结果准确性很大程度上取决于材料属性的准确性，结构模型的准确性和边界条件的模拟准确度，因此有限元分析前期建模的精度很高。
钢结构建筑工程加固技术分析
钢结构建筑工程加固技术分析发布时间：2022-08-10T02:21:53.664Z 来源：《工程管理前沿》2022年第7期作者：林葩[导读] 钢结构加固是既有工业与民用钢结构建筑，提升改造目标得以实现的重要技术保障，其科学运林葩*******************)摘要：钢结构加固是既有工业与民用钢结构建筑，提升改造目标得以实现的重要技术保障，其科学运用对结构安全有着不可替代的作用。
国内现存大量既有钢结构建筑面临着鉴定与加固改造，选用合适的加固方法成为延长钢结构使用年限的重要前提。
基于此，本文从钢结构加固技术入手，对加固新方法进行了总结，并深入分析了节点加固、钢构件裂纹安全评定等方面内容。
旨在为现有钢结构的鉴定、改造加固工程提供技术参考。
关键词：建筑工程；钢结构加固；施工技术；加固新技术；0引言钢结构相比现浇混凝土结构、砌体结构、木结构而言，具有工业装配化程度高、塑性好、综合社会经济效益显著的优点。
近年来，随着钢铁产量的提高，钢结构工程从设计技术到施工技术得到了不断提升。
与此同时，大跨、高层、超高层建筑需求也在不断增加，钢结构的发展和应用突飞猛进。
然而，伴随着钢结构建筑数量的增长，钢结构建筑的许多安全问题也逐渐暴露出来，尤其是近年来，钢结构安全事故频发，给人民生命财产安全造成了巨大的损失，深入研究既有钢结构加固技术迫在眉睫。
1钢结构加固新技术1.1增大截面焊接加固法增大截面法是最为常见加固方式，它主要是采用焊接方式来增加钢结构受力面积，是最直接、最原始的方式。
特别是在钢结构承受荷载的状况下，通过焊接加固能够快速、有效的提高其结构安全性、可靠性，已成为加固施工的第一选择。
1.2粘贴钢板加固法粘贴钢板加固法通常又被称为粘钢加固技术，它主要是利用高粘性的结构胶在钢结构表面粘贴一层钢板，使钢板和钢结构形成一个整体，以有效提升钢结构承载性能，它属于特殊的增大截面加固法；应用该技术不需要动火作业，不会破坏结构外形，对工作场地和现场环境要求不高，操作简单、高效。
粘钢加固钢筋混凝土梁抗弯性能有限元分析
粘钢加固钢筋混凝土梁抗弯性能有限元分析在建筑结构领域，钢筋混凝土梁作为常见的承重构件，其性能的优劣直接关系到整个结构的安全性和稳定性。
随着时间的推移和使用条件的变化，一些钢筋混凝土梁可能会出现承载力不足、裂缝过大等问题，影响其正常使用。
粘钢加固作为一种有效的加固方法，能够显著提高钢筋混凝土梁的抗弯性能。
为了深入了解粘钢加固钢筋混凝土梁的工作机理和性能特点，有限元分析成为了一种重要的研究手段。
有限元分析是一种基于数学和力学原理的数值计算方法，它可以将复杂的结构离散为有限个单元，并通过求解方程组来模拟结构的受力和变形情况。
在粘钢加固钢筋混凝土梁的有限元分析中，需要建立合理的模型，包括混凝土、钢筋和钢板等部件，并定义它们之间的相互作用关系。
首先，混凝土材料的模拟是一个关键问题。
混凝土是一种非均质、非线性的材料，其力学性能受到多种因素的影响，如强度等级、骨料类型、加载方式等。
在有限元分析中，通常采用混凝土损伤塑性模型来描述混凝土的受力行为。
该模型考虑了混凝土在拉压作用下的损伤演化和塑性变形，可以较好地模拟混凝土的开裂和破坏过程。
钢筋作为混凝土梁中的主要受力部件，其模拟也需要准确可靠。
一般采用桁架单元来模拟钢筋，并通过定义钢筋的本构关系来反映其力学性能。
常用的钢筋本构关系有理想弹塑性模型和双折线模型等。
钢板在粘钢加固中起到增强梁的抗弯能力的作用。
钢板通常采用壳单元进行模拟，并定义其材料属性和厚度。
在模拟钢板与混凝土之间的粘结作用时，可以采用粘结单元或者设置接触关系来实现。
在建立有限元模型时，还需要考虑边界条件和加载方式。
边界条件应根据实际情况进行设置，例如简支梁的两端可以设置为铰支约束。
加载方式可以采用集中力加载或者均布荷载加载，以模拟梁在实际使用中的受力情况。
通过有限元分析，可以得到粘钢加固钢筋混凝土梁在不同荷载作用下的应力分布、变形情况和破坏模式等重要信息。
例如，在加载初期，梁的跨中挠度较小，混凝土和钢筋的应力也处于较低水平。
钢结构有限元分析及其振动稳定性研究
钢结构有限元分析及其振动稳定性研究一、引言随着经济的不断发展，越来越多的建筑采用钢结构，因其具有轻量化、强度高、施工快等优点。
然而，钢结构在运行过程中会受到各种载荷的作用，如地震、风荷载等，这些作用会导致结构发生变形、振动、破坏等问题。
因此，了解钢结构的有限元分析方法及其振动稳定性是建筑设计、结构分析等领域的重要研究方向。
本文将介绍钢结构的有限元分析方法及其振动稳定性研究进展。
二、钢结构有限元分析有限元分析（Finite Element Analysis，FEA）是一种广泛应用于各种工程领域的分析方法。
它将复杂的结构分为有限数量的小元素，然后利用微积分的方法求解每个小元素的行为，最后通过计算机模拟得出整个结构的力学行为。
具体来说，钢结构的有限元分析可以分为以下几个步骤：1、建模：将结构分为小元素，指定边界条件（如支座、荷载等），生成网格模型。
2、材料属性：指定结构材料的性质，如弹性模量、泊松比、密度等。
3、加载：通过加载外力，如重力、风荷载、地震等载荷，对结构进行求解。
4、求解：利用有限元方法求解每个小元素的位移、应变、应力等力学参数。
5、结果分析：对求解的结果进行分析，如结构的刚度、变形、应力等。
三、钢结构振动稳定性研究当钢结构受到一定载荷时，其会发生振动，并产生共振现象。
共振现象会使结构受到更严重的损伤，进而导致其破坏。
因此，钢结构振动稳定性的研究是十分重要的。
1、振动特性分析钢结构振动特性主要包括固有频率、固有振型、振动模态等。
其中，固有频率是指在没有其他力作用时，结构自然发生振动的频率；固有振型是指在固有频率下，结构的振动形态；振动模态是指结构以不同固有频率发生振动的状态。
通过有限元建模，可以可靠地预测结构的振动特性。
利用仿真技术，可以对结构在不同载荷下的振动特性进行分析，从而为结构设计和改进提供依据。
2、振动稳定性分析当结构发生振动时，就要考虑其振动稳定性。
在某些条件下，结构振动会变得不稳定，导致结构失稳。
有限元分析在工程机械钢结构设计及结构优化
有限元分析在工程机械钢结构设计及结构优化【摘要】有限元分析在工程机械钢结构设计及结构优化中起着至关重要的作用。
通过引入有限元分析的概念和技术，工程师可以更准确地评估和优化钢结构的设计方案。
本文将探讨有限元分析在工程机械钢结构设计和优化中的具体应用，包括在设计过程中的应用、优化过程中的应用，以及与参数化设计、材料优化和动力学分析的结合。
通过分析这些内容，可以清晰地看到有限元分析在工程机械钢结构设计及结构优化中的重要性和价值，并展望未来的发展方向。
通过本文的研究，可以帮助工程师更好地应用有限元分析技术，进一步提高钢结构设计的效率和质量。
【关键词】关键词：工程机械、钢结构、有限元分析、设计、优化、参数化设计、材料优化、动力学分析、结构价值、发展方向。
1. 引言1.1 工程机械钢结构设计的重要性工程机械钢结构设计的重要性不言而喻，工程机械作为承载重要设备和完成各种工作任务的重要工具，其结构设计的好坏直接影响到设备的稳定性、安全性和使用寿命。
钢结构作为工程机械的主要组成部分，承受着巨大的荷载和振动，因此其设计必须经过严格的分析和优化，以确保设备运行的安全可靠性。
工程机械钢结构设计需要考虑到诸多因素，包括强度、刚度、稳定性、振动特性等等。
只有通过科学的分析和优化，才能确保结构设计满足工程要求，同时还要尽可能减少结构的重量，以提高设备的效率和降低成本。
1.2 有限元分析的概念和作用有限元分析是一种工程结构分析方法，通过将结构分割成有限数量的小元素，然后对每个小元素进行力学分析，最终将这些小元素的力学行为整合起来，得出整个结构的响应。
有限元分析的主要作用是用来预测和评估工程结构在不同加载情况下的应力、应变、位移等物理量，从而为结构设计和优化提供依据。
有限元分析可以有效模拟真实结构的复杂力学行为，比如非线性、变形、破坏等情况。
通过有限元分析，工程师可以快速评估不同设计方案的性能，找出结构中的薄弱环节并改进设计。
有限元分析还可以帮助工程师减少试验测试的成本和时间，提高工程设计的效率和准确性。
负载下钢框架梁柱节点盖板法加固承载性能的有限元分析
塑性阶段的耗能能力所致"从而无法满足抗震设计 通过在梁端 形 成 塑 性 铰 耗 散 地 震 能 量 的 初 衷 *0 \>+ ( 而我国大量的钢结构建筑尚未经历过大震的检验" 同时目前我国对于梁柱节点的加固研究主要集中在 非负载情况下"对 于 负 载 下 梁 柱 节 点 的 加 固 研 究 还 很少"研究负载下 梁 柱 节 点 的 加 固 力 学 性 能 对 于 实
加载方式 循环加载 循环加载 循环加载 循环加载
66UTUdS; 中材料的真实应力 \应变关系按照下 630
图 86有限元模型 X(@W8 6 REI",#IL("(&II*IQI"&Q,#I*
6
$&( J 加 载 制 度 有限元分析时采用柱端固接边界条件"以模拟
实际的加载工况"本文将在梁自由端采用循环加载( 循环加载方式参照 aFa545,=>% 建筑抗震试验方法 规程& *58+ 相关规 定"采 用 位 移 控 制 加 载 方 式( 有 限 元分析同样利用位移控制加载方式"采用与试验一 样的加载制 度( 其 中";Z\5 试 件 加 载 时 每 级 位 移 增量 D h044"递增至 8D h344"循 环 3 次#此 后 每 级 位
$J有限元模型 $&$ J 节 点 构 造 及 几 何 参 数
为了能够使塑性区出现在梁端截面上"采用了抗 震设计 的 - 强 柱 弱 梁. 设 计 原 则"梁’柱 均 采 用 d809 焊 接 c 型 钢" 其 中" 柱 截 面 尺 寸 为 094 QQ i 394 QQi53 QQ i5> QQ"梁 为 044 QQ i594 QQ i 7 QQi53 QQ"经过验 算证明)梁 柱 节 点 板 件 的 宽 厚 比均满 足 FT94451,3448 % 钢 结 构 设 计 规 范 & *1+ 和 FT94455,3445% 建筑抗震设计规范& *7+ 的 要 求( 同 时"梁柱板件的翼缘和腹板之间焊缝采用全熔透坡口 焊"焊条为 :94 型"焊 缝 等 级 为 5 级"焊 接 孔 形 状 按 FT94455,3445 规定 设 计*7+ "腹 板 采 用 0 个 54/= 级 O30 高强螺栓连接"节点图形及加载装置见图 5(
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（ １ ． Ｋ ｅ ｙ Ｌ ａ ｂ ｏ ｒ ａ ｔ ｏ ｒ ｙ ｏ ｆ Ｃ ｉ ｖ ｉ ｌ Ｅ ｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｒ ｉ ｎ ｇ Ｓ ａ ｆ ｅ ｔ ｙ ａ ｎ ｄ Ｄ ｕ ｒ ａ ｂ ｉ ｌ ｉ ｔ ｙ ｏ ｆ Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ Ｅ ｄ ｕ ｃ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ Ｍ ｉ ｎ ｉ ｓ ｔ ｒ ｙ ， Ｄ ｅ ｐ ａ ｒ ｔ ｍ ｅ ｎ ｔ ｏ ｆ Ｃ ｉ ｖ ｉ ｌ Ｅ ｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｒ ｉ ｎ ｇ ， Ｔ ｓ ｉ ｎ ｇ ｈ ｕ ａ Ｕ ｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ ， Ｂ ｅ ｉ ｊ ｉ ｎ ｇ １ ０ ０ ０ ８ ４ ， Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ；
连接和焊接连接的优点 ， 在 钢 结 构 节 点 加 固改 造 工 程 中 有很 大 的应 用 空 间 。
பைடு நூலகம்
关键词 ： 并用连接 ； 承载性能 ； 有限元分析 ； 螺栓角焊缝
中图 分 类 号 ： Ｔ Ｕ ３ ９ ５ 文献标志码 ： Ａ 文章编号 ： １ ０ ０ ８—１ ９ ３ ３ （ ２ ０ １ ３ ） ０ ２—１ ０ ０— ０ ５
四川 Ｉ 建筑科学研究
１ ０ Ｏ
Ｓ ｉ ｃ ｈ ｕ ａ ｎ Ｂ ｕ ｉ ｌ ｄ ｉ ｎ ｇ Ｓ ｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｅ
第３ ９卷
第 ２期
２ ０ １ ３年 ４月
加 固 用钢 结构 栓 焊 并 用 连 接承 载 性 能 有限 元 分析
石永 久 ， 王 磊 ， 王元清 ， 白润 山。 ， 麻建锁 ， 李敏峰
用连接节点的受力 性能进 行有限元模 拟， 有限元模 拟结果 与试验数 据进 行对 比分析 ， 吻合较为 良好。基于有 限元
计算结果进～步分析了栓焊并用连接节点 的破坏模式和承载力 ， 分析 了螺栓和焊缝各 自对承载力 的贡献程 度。结
果： 当栓 焊并用节点 中螺栓或焊缝其 中一种连接形 式的承载力 明显高于 另一种时 ， 强度较低 的连接形 式首先发 生
２ ． Ｈ ｅ ｂ ｅ ｉ Ｉ ｎ ｓ ｔ ｉ ｔ ｕ ｔ ｅ ｏ ｆ Ａ ｒ ｃ ｈ ｉ ｔ ｅ ｃ ｔ ｕ ｒ ｅ ａ ｎ ｄ Ｃ ｉ ｖ ｉ ｌ Ｅ ｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｒ ｉ ｎ ｇ ， Ｚ ｈ ａ ｎ ｇ ｊ ｉ ａ ｋ ｏ ｕ ０ ７ ５ ０ ２ ４ ， Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ） Ａ ｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ： Ｉ ｎ ｔ ｈ ｉ ｓ ｐ ａ ｐ ｅ ｒ ， ｔ ｈ ｅ Ｆ ｉ ｎ ｉ ｔ ｅ Ｅ ｌ ｅ ｍ ｅ ｎ ｔ Ｍｅ ｔ ｈ ｏ ｄ（ Ｆ Ｅ Ｍ）ｉ ｓ ｔ ａ ｋ ｅ ｎ ｔ ｏ ａ ｎ ａ ｌ ｙ ｚ ｅ ｔ ｈ ｅ ｆ ａ ｉ ｌ ｕ ｒ ｅ ｍ ｏ ｄ ｅ ａ ｎ ｄ ｃ ａ ｒ ｒ ｙ ｉ ｎ ｇ ｃ ａ ｐ ａ ｃ ｉ ｔ ｙ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｃ ｏ ｍ ｂ ｉ ｎ ｅ ｄ
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（ １ ． 清 华 大 学 土 木 工 程 安 全 与 耐久 教育 部 重 点 实 验 室 ， 清华 大学 土 木 工 程 系 ， 北京 ２ ． 河北建筑工程学院 ， 河北 张家 口 ０ ７ ５ ０ ２ ４ ） １ ０ ０ ０ ８ ４ ；
摘
要： 目的 ： 对栓焊并 用连 接节点 的受力性能进行 有限元模 拟 ， 分 析栓焊并 用连接 的承载性能 。方法 ： 对栓焊 并
破坏 ， 承 载能 力 基 本 充 分 发 挥 ； 强 度 较 高 的连 接 形 式 的 承 载 能 力 不 能 得 到充 分 的 发 挥 。栓 焊 强 度 比是 影 响 栓 焊 并
用连接承载性能的重要 指标 ， 在节点设计 中应考虑栓焊强 度 比的影 响。结论 ： 栓 焊并用连接 节点兼具 高强度螺 栓