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题名三种构型的铝合金蜂窝板抗压性能研究
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作者
贺若桓
王钢
赵才其
杨朔
张志杰
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机构
上海宝冶集团有限公司
东南大学土木工程学院
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出处
《钢结构（中英文）》
2023年第4期20-28,共9页
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文摘
受到独角仙的前翅中同时含有小柱和气囊壁结构的启发,对传统铝合金蜂窝板进行了改进,在铝合金蜂窝板芯板的蜂窝壁端部设置了小柱结构,即壁端柱甲虫板。因为独角仙前翅中有约10%的小柱分布在蜂窝壁的中间,故增加了小柱设置在蜂窝壁中部的壁中柱甲虫板。以三种板为研究对象,开展试验和有限元分析。为完全模拟一体化成型蜂窝板的性能和考虑到3D打印技术无法打印铝合金材料,故试验用树脂作为材料,采用3D打印技术制作一体化蜂窝板试件进行试验,用于验证计算机模拟的准确性。试验首先运用树脂材料通过3D打印技术制作3种不同构型的蜂窝板,分别为传统蜂窝板、壁中柱甲虫板和壁端柱甲虫板,对其开展侧压试验。通过试验数据可以看出,壁端柱甲虫板较传统蜂窝板侧压极限承载力由27.9 kN提升至34.7 kN;壁中柱甲虫板较传统蜂窝板侧压极限承载力由27.9 kN提升至31.9 kN。由此可见,壁端柱甲虫板的侧压性能较蜂窝板和壁中柱甲虫板更好。其次建立了有限元模型与试验数据对比验证,因3D打印工艺留下的小孔影响使得试件的破坏形态与有限元模型的应力分布略有差异,但板件上下边缘中心的低应力区与试验相同。由有限元模拟值与试验数值对比可以看出,模拟结果与试验结果平均误差仅3.366%,由此验证了有限元模型的有效性。再次建立基于铝合金材性的三类蜂窝板有限元模型,开展侧压有限元分析,结果显示,壁端柱甲虫板相较于传统蜂窝板在屈服承载力和极限承载力方面提升分别为2.6%和4.7%。最后分别对影响甲虫板侧压性能的柱的半径r与六边形蜂窝芯的边长L的比值α、甲虫板芯层的厚度h_(1)、上下面板的厚度h_(2),甲虫板芯层蜂窝壁的厚度d这四种因素建立模型进行对比分析。分析结果显示:径长比由0.3125增加至0.5时,屈服承载力和极限承载力分别增
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关键词
铝合金蜂窝板
壁中柱甲虫板
壁端柱甲虫板
侧压性能
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Keywords
aluminum alloy honeycomb plate
wall middle column beetle plate
wall end column beetle plate
lateral pressure performance
eccentric lateral pressure performance
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分类号
TU3
[建筑科学—结构工程]
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题名强震作用下铝合金蜂窝板组合网壳的连续倒塌性能研究
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作者
袁良健
赵才其
郑腾腾
王哲文
赵蔚然
朱青
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机构
东南大学溧阳基础设施安全与智慧技术创新中心
东南大学土木工程学院
连云港供电公司
江苏东孚智慧科技有限公司
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出处
《钢结构（中英文）》
2023年第4期41-48,共8页
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基金
国家自然科学基金项目(51578136)。
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文摘
为了提高铝合金蜂窝板组合网壳的计算效率,分别采用引入接触单元的耦合法(简称接触模型)和完全协调法建立了有限元分析模型,并且将有限元分析结果与铝合金蜂窝板组合网壳承载力试验结果进行了对比分析,然后基于两种有限元分析方法建立了大跨铝合金蜂窝板组合网壳模型,并且提出了引入折减系数的完全协调法作为铝合金蜂窝板组合网壳的简化计算方法。基于上述简化计算方法,采用ANSUYS软件建立了有限元分析模型,探究了铝合金蜂窝板组合网壳在不同矢跨比(1/4、1/5、1/6)、不同跨度(40,50,60 m)和不同板厚(5,10,15 mm)下结构自振频率的变化规律。对铝合金蜂窝板组合网壳进行了时程分析,对结构的动力位移响应和进入塑性的杆件比例进行了全面的研究,得出了网壳发生破坏时的加速度幅值,探讨了不同矢跨比、不同跨度和不同板厚对铝合金蜂窝板组合网壳在强震作用下的抗连续倒塌性能的影响。结果表明:当板厚折减20%时,按完全协调法的有限元分析结果与试验结果之间的误差为5.87%,误差在合理范围内。故提出了引入折减系数为0.8的完全协调法作为铝合金蜂窝板组合网壳的简化计算方法,并且应用于组合网壳的自振频率分析以及在强震作用下组合网壳的倒塌性能研究。通过对组合网壳进行模态分析,发现:随着模态阶数的提高,组合网壳的自振频率有小幅度的增大。矢跨比的减小会引起组合网壳的自振频率的减小;跨度的减小和板厚的增大会引起组合网壳的自振频率的增大。通过对组合网壳进行时程分析,发现:随着加速度幅值的不断增大,不同矢跨比、不同跨度和不同板厚的铝合金蜂窝板组合网壳的最大节点位移和进入塑性的杆件比例都在逐渐增大;当加速度幅值为325,375,400 m/s^(2)时,矢跨比1/4、1/5、1/6的组合网壳在El Centro波作用下依次发生连续倒
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关键词
铝合金蜂窝板
组合网壳
连续倒塌性能
强震作用
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Keywords
aluminum alloy honeycomb plate
composite reticulated shell
progressive collapse performance
strong earthquake
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分类号
TU3
[建筑科学—结构工程]
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题名箱型空腹屋盖与传统屋盖的结构性能对比研究
被引量：1
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作者
赵蔚然
郑腾腾
赵才其
袁良健
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机构
连云港供电公司
东南大学土木工程学院
东南大学溧阳基础设施安全与智慧技术创新中心
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出处
《钢结构（中英文）》
2022年第10期24-31,共8页
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基金
国家自然科学基金项目(51578136)。
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文摘
提出了一种新型空间结构———铝合金蜂窝板箱型空腹屋盖结构,它是由轻质高强的铝合金蜂窝板通过特种连接件拼接而成的五面体或六面体箱型空腹结构,它不仅具有张力结构“轻质高强”的特点,还吸收了刚性结构高强度、高刚度的优点。为了探究箱型空腹屋盖相对于传统屋盖的结构性能的优势,以铝合金蜂窝板箱型空腹屋盖的承载力试验为基础,研究了箱型空腹屋盖的力学性能,运用ANSYS软件建立了完全协调和耦合两种有限元分析模型,并且验证了有限元分析模型的有效性。对三向网格型单层网壳、正放四角锥双层网壳、无底板的五面体箱型空腹屋盖、有底板的六面体箱型空腹屋盖4种结构进行了力学性能分析,并且分析了其经济性。结果表明:铝合金蜂窝板箱型空腹屋盖的连接性能良好,具有较高的空间整体刚度。其极限承载力高达结构自重的11倍,稳定承载力约为自重的3.6倍,且结构在屈曲时的变形极小,挠跨比仅为1/800。耦合模型适用于箱型空腹屋盖结构的有限元分析,其在弹性阶段与试验较吻合,极限承载力仅比试验值高出15%,在考虑安全系数后可以作为结构承载力的设计值。在网壳结构的静力性能方面,有底板的箱型空腹结构的跨中挠度值和构件应力比均为四者中最小,表现出了较高的承载能力和抗变形能力。在控制跨中挠度值相近的情况下,杆系结构网壳的构件应力比普遍要大于板系结构,板系结构的空间传力更为合理。在网壳结构的经济性方面,对于同等尺寸的网壳,无底板箱型空腹网壳的结构自重最小,而三向网格型单层网壳的建筑空间最大。随着网壳平面尺寸的增大,结构平均重量都随之降低,建筑空间相差越来越大。在满足结构力学性能的前提下,综合考虑建筑空间和结构自重,箱型空腹结构可以获得相对较好的经济性。在网壳结构的动�
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关键词
铝合金蜂窝板
箱型空腹屋盖
传统屋盖
力学性能
经济性
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Keywords
aluminum alloy honeycomb plate
box-type hollow roof
traditional roof
mechanical properties
economy
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分类号
TU311
[建筑科学—结构工程]
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