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更新时间：2024.04.27
弹簧界面元是一种最常用的层合结构界面脱层数值模拟的计算模型。但目前对应于给定的复合材料层合板界面层,弹簧界面元的长度和等效刚度的确定却没有严格的方法,所以时常因为弹簧元刚度定义的不当而导致脱层数值模拟结果的不稳定甚至计算困难。本文给出了一种基于层合板粘接层的实际厚度和材料特性确定弹簧界面元的长度和等效刚度的计算模型。通过把所给弹簧界面元等效刚度计算模型用于ANSYS中的非线性弹簧单元COMBIN39和COMBIN14,本文对复合材料双悬臂梁(DCB)和端边切口弯曲(ENF)梁的脱层扩展试验进行了有限元数值模拟;所得数值脱层预测结果与试验数据吻合良好。算例也表明,文中所给弹簧界面元长度和等效刚度的计算模型不仅计算简单和准确,并且所给脱层扩展的数值模拟也稳定。
在矩形钢管混凝土柱内部设置传力构件以解决现有的钢管混凝土柱钢管与混凝土难以共同受力的问题。将弹性地基梁理论合理应用到设置传力构件的钢管混凝土柱,采用解析法求解混凝土工作承担系数时,钢管竖向弹簧刚度、钢管转动弹簧刚度、混凝土竖向弹簧刚度至关重要。3个弹簧刚度的求解均采用有限元法,对于实际工程的应用,比较繁琐不直观,且有一定难度。定义钢管竖向弹簧刚度系数、钢管转动弹簧刚度系数、混凝土竖向弹簧刚度系数,通过有限元模拟分析3个弹簧刚度系数的影响因素,分别得出各因素与3个弹簧刚度系数的拟合方程。考虑各因素间的耦合作用,修正拟合方程,回归总拟合方程,并进行误差分析。结果表明,3个弹簧刚度系数拟合总方程有效地解决了弹簧刚度的求解,为进一步求解混凝土工作承担系数提供了可靠的依据。
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