相结构分析

关键词：

相结构分析（精选十篇）

相结构分析 篇1

1 支护结构与主体地下结构相结合的设计

支护结构与主体地下结构相结合的设计有很多种, 在不同的方面有着不同的分类。根据构件相结合的角度来看, 支护结构与主体地下结构相结合包括3种类型, 即地下室外墙与围护墙体相结合、结构水平梁板构件与水平支撑体系相结合、结构竖向构件与支护结构竖向支承系统相结合。根据支护结构与主体地下结构相结合的程度, 可以分为3大类型, 即周边地下连续墙两墙合一结合坑内临时支撑系统、周边临时围护体结合坑内水平梁板体系替代支撑、支护结构与主体地下结构全面相结合。

1.1 支护结构与主体地下结构的构件相结合设计

近年来的社会发展中, 主体地下结构与支护结构相结合进行施工与设计已成为各个城市发展中采用较多的一部分, 也是深基坑工程施工中最为常见的工程施工措施和施工方法。在目前的工程中, 常见的主体地下结构与支护结构相机和的设计方法和措施主要有顺逆结合设计、墙体结合设计和水平构件结合设计等多种不同的工作模式, 总的来说, 这些设计措施和设计方法在应用的过程中都彼此之间在这一定的联系, 也是一种综合性的工作模式和工作体系。

(1) 顺逆结合法的设计

顺逆结合法的设计是通过在设计工作中考虑到周边环境的复杂性、开挖面积以及深基坑的施工深度和周期的过渡严格, 从而采取的一种综合性的工作模式和工程处理措施, 这种工程处理措施的应用是严格控制周边环境的基础上进行的, 以总体工程周期和因素来全面部署的一种工程模式。

(2) 墙体相结合的设计

墙体相结合设计是指在进行地下连续墙建设时, 人们通过主体地下外墙与围护墙的结合, 实现两墙合一, 使得在任何情况下墙体的承载能力和正常使用能力都达到设计要求的最大化。我们在进行墙体设计时一般都是采用的单一墙、分离墙、重合墙和复合墙。在对墙体进行设计时, 我们需要对墙体施工过程中的各个方面进行考虑, 从而使得墙体在面对各个时期是承载力的能达到最好的标准。地下连续墙作为地下空间建筑的永久外墙, 我们下对其进行建设施工时, 我们都要计算好墙体的各方面的问题, 因为这涉及到了与整体的主体地下结构相连接的性能, 而且这也很好地保证了地下主体结构的协调性。因此。在人们对现浇地下连续墙时, 我们都是采用的这种两墙合一方式, 这也是这套整体的地下结构设计的基础。此外, 在对这种地下连续墙进行建设时, 我们还要考虑到它的抗渗性和全方面的防水措施, 这样就可以使得, 连续墙的承载能力和正常使用时限加长。

(3) 水平构件相结合的设计

水平结构与支护结构的结合施工是目前地下结构施工中较为常见的一种, 是通过利用地下结构中本身具备的梁板结构、横梁体系等多个方面进行总结和分析, 并且根据相关工作要点和工作处理模式全面、系统、深入的对这种现象加以完善和处理。在这种工作模式和工作方法是一种逆作法施工体系, 也是整个工程中最为常见和关键的环节。地下结构在施工的过程中作为上层主体结构的主要承力层, 其施工质量直接关系着整个建筑结构整体性。因此, 在设计的过程中我们需要从多个角度入手去解决和分析, 从而使得整个工作流程和工作模式得到人们的关注与重视, 成为整个工作体系中最值得我们关注的一部分。在地下结构水平结合设计中, 可根据结构的实际情况, 采用刚性接头、铰接接头和不完全刚接接头等形式。当围护结构为临时围护体时, 尚需处理临时围护体与内部结构之间的水平传力体系设置以及边跨结构二次浇筑的接缝止水和支撑穿外墙处止水的问题。逆作阶段往往需要在框架柱位置设置立柱作为竖向支承, 因此需解决水平结构梁钢筋穿越不同形式立柱的构造问题, 同时要处理好利用作为施工平台的水平结构与立柱的连接节点。此外, 后浇带以及结构缝位置的水平传力与竖向支承以及局部高差、错层时的处理措施也是水平构件设计中需考虑的构造问题。

(4) 竖向构件相结合的设计

竖向构件的结合即地下结构的竖向承重构件 (立柱及柱下桩) 作为逆作法施工过程中结构水平构件的竖向支承构件。其作用是在逆作法施工期间, 在地下室底板未浇筑之前承受地下和地上各层的结构自重和施工荷载;在地下室底板浇筑后, 与底板连成整体, 作为地下室结构的一部分将上部结构及承受的荷载传递给地基。竖向支承系统立柱和立柱桩的位置和数量, 要根据地下室的结构布置和制定的施工方案经计算确定。竖向立柱和立柱桩可采用临时立柱和与主体工程桩相结合的立柱桩或与主体地下结构柱及工程桩相结合的立柱和立柱桩。当采用临时立柱时, 可在地下室结构施工完成后, 拆除临时立柱, 完成主体地下结构柱的托换。当结合主体地下结构柱时, 可采用角钢格构柱、H型钢柱、钢管柱或钢管混凝土柱。

1.2 支护结构与主体地下结构相结合的类型

(1) 周边地下连续墙两墙合一结合坑内临时支撑

周边地下连续墙两墙合一结合坑内临时支撑系统是多层地下室的传统施工方法, 采用顺作法施工, 在深基坑工程中得到了广泛的应用。其结构体系包括采用连续墙的围护结构、采用杆系结构的临时水平支撑体系和竖向支承系统, 临时水平支撑体系一般采用钢筋混凝土支撑或钢支撑。连续墙上一般设置圈梁和围檩, 并与水平支撑系统建立可靠的连接, 通过圈梁和围檩均匀地将连续墙上传来的水土压力传给水平支撑。竖向支承系统承受水平支撑体系的自重和有关的竖向施工荷载, 一般采用临时钢立柱及其下的立柱桩。

(2) 周边临时围护体结合坑内水平梁板替代支撑

周边临时围护体结合坑内水平梁板体系替代支撑并采用逆作法施工, 适用于面积较大、挖深为10 m左右的深基坑工程。为某基坑工程采用该种支护体系的照片。这种围护形式的结构体系包括临时围护体、水平梁板支撑和竖向支承系统。

2 结论

支护结构与主体地下结构相结合已经完全取代了传统化的深基坑技术, 在一定程度上对我们的正常生活。目前由于城市的地下空间建设施工工程越来越多, 对人们的正常生活环境照成了一定的影响, 环境污染、资源浪费、工期的延长是现在我们都必须重视的问题。传统化的深基坑技术也逐渐的被支护结构与主体下结构相结合所取代。

摘要：如今, 随着科学技术的迅速发展, 多层地下结构的建设成为了城市地下空间发展的主要方向, 更由于支护结构和主体地下结构相结合的广泛应用, 也成为人们在城市发展中全新的设计蓝图。本文通过对支护结构与主体地下结构相结合的设计方法进行简要的议论, 来详细的分析主体地下结构与支护结构相结合的分析方法和施工技术。

无盐囊泡相结构及其效应 篇2

无盐囊泡相结构及其模板效应

表面活性剂体系囊泡相的构筑、结构、形成规律和形成理论的研究是表面活性剂领域的研究热点之一.无过量盐存在的阴/阳离子表面活性剂混合体系完全不同于阴/阳离子表面活性剂等量混合的含盐体系,有其独特的性质.结合我们自己的`研究结果,对无盐屏蔽的表面活性剂阴/阳离子混合体系形成的囊泡相的结构、性质进行了论述,重点介绍了二价金属离子作为反离子的表面活性剂体系在水及室温离子液中所形成的囊泡聚集体,以及其作为模板在纳米材料制备中的效应的初步探索.

作 者：史兴旺 宋爱新 郝京诚 作者单位：山东大学化学与化工学院,胶体与界面化学教育部重点实验室,济南,250100刊 名：科学通报 ISTIC PKU英文刊名：CHINESE SCIENCE BULLETIN年，卷(期)：200752(17)分类号：O6关键词：无盐体系 囊泡 室温离子液 模板

相结构分析 篇3

2 两种正弦绕组的气隙磁密有限元分析

两种正弦绕组[8-9]均采用双层绕组，接下来就两种正弦绕组绕组形式分析其基波与各次谐波在气隙磁场中的磁动势：

（1）第一种正弦绕组

此类绕组以定子齿中心线为对称轴，其中红线表示A相绕组，蓝线表示B相绕组，每层绕组的基波绕组系数为0.776，每槽线数百分比（%）如表1所示。

其接线图如图1所示：

应用Ansoft软件中的MAXWELL模块对嵌有第一类正弦绕组的4极24槽电机的1/4模型进行有限元分析，电机在MAXWELL中的1/4模型如图2所示，其中A和B分别代表A相绕组和B相绕组，且为电流流入的方向；-B代表B相绕组且为电流流出的方向；模型当中的数字代表槽编号。有限元分析完成后进入后处理，由于电机气隙当中的磁导材料为空气，其磁导率μ=1，所以气隙中的磁通密度均匀分布，故可以对1/4电机模型的空气隙的中心线取采样点数，并得到气隙磁密的采样数值，如图3所示。同时在后处理中，通过计算也可以得到电机一个极下的磁力线分布图，以观察磁场在电机模型中的分布状况， 呈现的是90°机械角度（即一个极下）的气隙磁密，其最大值B1max=1.1 T，由于定子槽是离散均匀地分布在定子冲片上，而导线分别嵌放在数量有限的定子槽内，所以气隙磁密的分布为具有正弦曲线趋势的阶梯波。其中，波形凹陷部分所对应部位为定子槽。

MAXWELL后处理中的磁力线实质上就是等势线，在图4中，磁力线的分布符合磁路路径的走向，且在定子齿、定子轭中心处和转子轭中心处分布较密，即这三个部位的磁密较大，反之其他部位磁密较参考文献

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[12] 李伟 韩力. 变频器供电的感应电动机谐波转矩分析与计算[J]. 微特电机，2005（4）：7-9.

作者简介

王胜博（1985-），男，现就读于山东理工大学电气与电子工程学院硕士研究生，研究方向为电力电子与电力传动，研究生期间的课题为变频调速两相异步电机的研究。

相结构分析 篇4

一、模型建立

经济结构用三次产业产值在国民生产总值中所占的比重来体现, Yit表示第产业第t时期的产业比重, 就业结构用三次产业中就业人数占总就业人数的比重来体现, Lit表示第i产业t时期的就业人数比重。为了减少数据可能存在的异方差, 我们对以上时间序列分别取自然对数, 即ln Yit和ln Lit, 如果上述时间序列都是同阶单积的, 就可以对以下回归作协整检验:

其中:υit为随机误差项, 如果变量之间存在协整关系, 二者之间有一种长期或均衡的关系。但在短期中, 有可能会偏离均衡。因此, 我们可以通过误差纠正模型 (ECM) 来考察其在短期内的关系:

其中:d表示一阶差分算子, εit为随机误差项, υit-1即从协整回归中得到的误差的一期滞后值, ρi2的绝对值决定了均衡恢复的速度。

二、变量选取、样本数据分析以及变量的平稳性分析

(一) 变量选取、样本数据分析

本文实证分析所采用的样本数据取自于1989-2009年的年度数据, 数据来源于《1990-2007年广东省统计年鉴》和《广东五十年》。

(二) 变量平稳性检验

在对时间序列进行分析之前, 先用ADF单位根检验方法确定各变量的单整阶数。检验时采用AIC最小准则自动选择滞后阶数。检验顺序如下:首先从含常数项和时间项模型开始, 其次为只含常数项模型, 最后为既不含常数项也不含时间项模型。时间序列ln Li和ln Yi的平稳性检验如表1所示。检验结果表明, ln Li和ln Yi都是1阶单积序列, 即都为I (1) 。

注:D表示一阶差分

三、实证分析

(一) 产业结构与就业结构的协整分析

本文的协整检验方法用的是Engle和Granger于1987年提出的两步检验法, 即EG检验。这种协整检验方法是对回归方程的残差进行单位根检验。从协整理论的思想来看, 自变量和因变量之间存在协整关系。检验一组变量 (因变量和解释变量) 之间是否存在协整关系等价于检验回归方程的残差序列是否是一个平稳序列。首先对回归方程进行参数估计, 求出残差序列:

方程中系数估计值下面的圆括号内是渐进标准误, 方括号内是t统计量值。模型中的参数在1%的显著性水平下全部通过T-检验、F-检验。通过上述三个回归方程的参数估计, 求出残差序列为υ1、υ2和υ3, 然后对残差序列进行单位根检验, 验证其是否为平稳序列, 检验结果如表2所示。

通过检验可以看出, 三个残差序列都是平稳的, 因此, ln Li和ln Yi之间是协整的, 上述三个回归方程的设定是合理的。产业结构和就业结构之间存在一种长期均衡的关系。

(二) 误差纠正模型

ln Li和ln Yi两个变量是协整的, 说明二者之间存在着一种长期或均衡的关系, 但在短期中, 有可能会偏离均衡。下面我们把对应上述三个协整方程的误差纠正模型进行参数估计:

注:检验形式中c表示常数项, t表示有趋势项, k表示滞后阶数;以5%为置信水平

估计系数都通过了5%显著性水平下的t检验, 这表明短期内产业结构对就业结构存在显著的负效应, 这与长期的正效应相反。U1 (-1) 、U2 (-1) 和U3 (-1) 的系数-0.1 1 3 1 2 2 1 2、-0.1 8 1 3 7 3 4 3 1 9和-0.4154723959表示回复均衡的速度。

四、结论与政策含义

第一, 由产业结构和就业结构的协整分析表明, 广东省产业结构的演变与就业结构的演变存在长期的均衡关系。具体数量关系为:第一产业产值比重提高1%, 第一产业的就业比重提高0.35%;第二产业产值比重提高1%, 第二产业的就业比重提高1.64%;第三产业产值比重提高1%, 第三产业就业比重提高1.42%。从数量关系可以看出, 广东省第一产业的就业效应最低, 而第二产业和第三产业的就业效应相对比较高。改革开放以来广东省的工业和服务业的发展极大的缓解了就业压力, 为劳动力提供了更多的就业机会。因此, 在以后的经济发展过程中要不断调整和优化广东省的产业结构以促进就业。

第二, 由误差修正模型模型分析表明, 我国相对与产业结构的就业结构短期偏离有向长期均衡收敛的趋势。具体数量关系为:第一产业每年就业的短期偏离长期均衡值有11.3%被修正;第二产业每年就业的短期偏离长期均衡值有18.1%被修正;第三产业每年就业的短期偏离产期均衡值有41.5%被修正。从数量关系可以看出, 广东省的产业的就业短期偏离回复均衡的速度最慢, 促进就业见效最慢, 而第三产业促进就业见效最快, 第二产业居中。因此, 要想尽快解决就业问题, 加快发展第三产业是一条捷径。

参考文献

[1]、杨大成.我国各省区产业结构效率及产业集聚度分析[J].集团经济研究, 2007 (25) .

相结构分析 篇5

RhZr相结构稳定性和电子结构性质的第一性原理研究

摘要：用第一性原理计算研究RhZr两种晶体结构的结构稳定性和电子结构性质.采用基于第一性原理的平面波赝势法,分别用局域密度近似和广义梯度近似法,对晶体原子的结构进行优化,并分别对正交晶系RhZr和立方晶系RhZr的基态性质,如晶格参数、能态密度、形成能以及形成焓等进行计算.计算结果表明:正交晶系RhZr比立方晶系RhZr更容易生成,而且生成的正交晶系RhZr比立方晶系RhZr更稳定.能态密度计算结果表明:立方晶系RhZr比正交晶系RhZr稳定,是因为在立方晶系RhZr中不仪存在Rh-Zr还存在Rh-Rh或者Zr-Zr之间的相互作用键.由态密度分析还可看出,在费米面附近Rh的4d轨道与Zr的4d轨道存在较强的轨道杂化.Abstract：First-principles calculations were carried out to investigate the structural stabilities and electronic properties of RhZr.The plane wave based pseudopotential method was used,in which both the local density approximation (LDA) and the generalized gradient approximation (GGA) implanted in the CASTEP code were employed.The internal positions of atoms in the unit cell were optimized and the ground state properties such as lattice parameter,density of state,cohesive energies and enthalpies of formation of ortho-RhZr and cubic-RhZr were calculated.The calculation results indicate that ortho-RhZr can form more easily than cubic-RhZr and the ortho-RhZr is more stable than cubic-RhZr.The density of states (DOS) reveals that the strong bonding in the Rh-Zr and Rh-Rh or Zr-Zr interaction chains accounts for the structural stability of ortho-RhZr and the hybridization between Rh-4d states and Zr-4d states is strong. 作者： 胡洁琼潘勇谢明 Author： HU Jie-qiongPAN YongXIE Ming 作者单位： 昆明贵金属研究所稀贵金属综合利用新技术国家重点实验室,昆明,650106 期 刊： 中国有色金属学报(英文版) ISTICEISCI Journal： Transactions of Nonferrous Metals Society of China 年，卷(期)： 2011,21(10) 分类号： Q959 关键词： RhZr 第一性原理 相结构稳定性 电子结构性质 Keywords： RhZr first-principles phase stability electronic properties 机标分类号： TE3 O6 机标关键词： 相结构稳定性电子结构性质第一性原理原理研究electronic propertiesphase stability立方晶系正交晶系local density approximationthe structural stabilitygeneralized gradientlattice parameterdensity of states能态密度计算结果局域密度近似轨道ground stateinteractionCASTEP code 基金项目： the National Natural Science Foundation of China RhZr相结构稳定性和电子结构性质的第一性原理研究[期刊论文]中国有色金属学报(英文版) --2011,21(10)胡洁琼潘勇谢明用第一性原理计算研究RhZr两种晶体结构的`结构稳定性和电子结构性质.采用基于第一性原理的平面波赝势法,分别用局域密度近似和广义梯度近似法,对晶体原子的结构进行优化,并分别对正交晶系RhZr和立方晶系RhZr的基态性质,...

相结构分析 篇6

众所周知,由于叶蜡石既具有良好的传压性、密封性,又具有良好的耐热保温性和绝缘性,并且高压下体积收缩小,因此广泛用于人造金刚石、立方氮化硼、聚晶金刚石复合片(PCD)、聚晶立方氮化硼复合片(PcBN)等超硬材料高压合成中。高温高压下,叶蜡石必然会发生相变,为此国内外学者都做过一定工作。国外,Heller[1]采用XRD研究分析了叶蜡石经970℃、1150℃、1200℃处理后的物相特征,同时讨论了叶蜡石向莫来石的转化;Brindley和Wardle[2]采用XRD研究了1Tc和2M型叶蜡石脱水前后的晶胞参数变化;而后,Wardle和Brindley[3]采用XRD对1Tc型叶蜡石脱水前后的晶体结构进行了精细结构分析,提出了铝氧八面体脱水后的5次配位结构模型。国内,汪灵、张振禹[4,5]将叶蜡石相变从室温到熔点划分为七个演化阶段;郝兆印、贾攀[6,7]等采用XRD对高温高压后有白云石套管隔热的叶蜡石材料进行了相变测试,得知叶蜡石高温高压作用后主要相变成柯石英和方石英。从以上研究可见XRD衍射技术是研究叶蜡石相变特征的一种重要手段。但是XRD不但可以用于鉴别物相的种类,还可以测定各物相的相对含量。

由于金刚石合成腔体处于高温高压条件下,因此难以直接观察到合成腔体内金刚石的生长状况,这对于金刚石质量控制极为不利。近些年来,有学者开始运用有限元模拟金刚石高温高压合成腔体中温度场、压力场分布,但是模拟计算结果的精确性在一定程度上取决于合成块中各组件于高温高压下物性参数的准确度[8]。如上所述,叶蜡石在高温高压下发生一系列相变,其物性参数必然会发生变化,继续使用叶蜡石的物性参数带入模拟计算,必然会产生很大的误差。本文利用广泛使用的XRD分析软件MDI Jade 5.0,用“绝热法”对合成金刚石后叶蜡石不同层面进行半定量分析,初步了解各层面物相质量分数,对于精确模拟金刚石合成腔体温度场、压力场分布提供了更为准确的物性参数获得方式。

1 实验原材料及方法

选取高温高压合成金刚石后不同部位的叶蜡石,具体为:叶蜡石表面(与WC顶锤接触部位),从叶蜡石表面向内1.1mm、2mm部位,与白云石套管接触的叶蜡石部位。采用日本理光D/max-rA转靶X射线衍射仪测试分析不同部位叶蜡石的物相变化情况,具体条件为:CuKα辐射,石墨单色器,管电压40kV,管电流100mA,阶梯步宽0.02°。

2 XRD物相分析

本次实验选择PDF卡号为46-1308的叶蜡石作为标准,其晶格常数为a=5.170,b=8.902,c=18.673,密度测量法测得密度为2.48 g/cm3。图1是叶蜡石表面(与WC顶锤接触)的XRD图谱,图2是从叶蜡石表面向内1.1mm叶蜡石的XRD图谱,图3是从叶蜡石表面向内2mm叶蜡石的XRD图谱,图4是与白云石套管接触的叶蜡石的XRD图谱。

从图1中可以看出,除了叶蜡石的几条衍射线9.441 Å(002)、4.659 Å(004)、4.500Å (010)、3.091 Å(006)、2.429Å(132)外,还有几条面间距为4.029Å、2.328 Å、2.141 Å的衍射线,由PDF数据库查询结果表明,上述几条衍射线数据与硬水铝石晶体的衍射线数据接近。硬水铝石的分子式是AlOOH,密度测量法测得密度为3.44 g/cm3,晶体结构常数:a=0.441nm、b=0.940nm、c=0.284nm;α=90°、β=90°、γ=90°[8]。

从图2可以看出,主要衍射线仍旧是叶蜡石的衍射线,但是,叶蜡石的衍射线强度明显减小,表明叶蜡石的成分继续减少。除此之外,还有几条面间距为3.991 Å、2.317 Å、2.132 Å、2.079 Å、1.635 Å的衍射线,这些衍射线与硬水铝石的标准PDF卡上的衍射线基本对应。与靠近WC顶锤的叶蜡石表面的XRD图谱相比,可以看出,从叶蜡石表面向内1.1mm处叶蜡石的衍射线强度减小,硬水铝石衍射强度增大,在这个层面上形成的硬水铝石的结晶程度也更加完整。从叶蜡石表面向内1.1mm部位叶蜡石的XRD图谱中还出现了柯石英的衍射峰,分别出现在2θ角度为28.9°和26°附近。柯石英亦称单斜石英,是硅原子成四次配位的SiO2各同质多相中结构最紧密的一种变体。密度测量法测得密度为3.01g/cm3,晶体结构常数:a=0.717nm、b=1.238nm、c=0.717nm、Z=1.6nm; β = 120°。莫氏硬度为8,空间群是C2/c,近各向同性。在高温状态下不稳定,易转变为鳞石英或方石英。

从图3可以看出,X射线衍射图谱中只出现了叶蜡石、硬水铝石、柯石英,并没有发现其它的物相结构。

从图4中可以看出,除了叶蜡石、硬水铝石、柯石英等物相的衍射峰外,还出现了方石英的衍射峰。方石英的分子式为SiO2,它的两个衍射峰的晶面间距为4.022 Å、2.495 Å。半定量分析结果为叶蜡石含量59%。由图1和图4的半定量分析结果可以看出,从与WC顶锤接触的叶蜡石开始,到与白云石套管接触的叶蜡石为止,叶蜡石含量逐渐降低,表明从合成腔体向外方向,温度逐渐降低,叶蜡石相变程度逐渐减小。

3 半定量分析

3.1 半定量分析原理

从1978年开始,ICDD发表的PDF卡片上开始附加有RIR值(即K值)。它是按样品重量与α-Al2O3(刚玉)按1∶1的质量分数混合后,测量样品最强峰的积分强度与刚玉最强峰的积分强度比,如式(1)所示:

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其中,Ii和Icol分别为物相i和参考物α-Al2O3的最强峰的积分强度。根据“绝热法”原理。如果一个系统中存在N相,其中第i相(i可以是所选样品中的任意一相)的质量分数可以由各个物相的RIR值给出,如式(2)[9]所示:

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由于XRD强度受多因素影响,因而RIR值的测定也受到晶体结构、化学组成、实验条件、晶粒的大小、第三组元固溶引起的化学成分改变以及粉末颗粒度等因素的影响,而且各物相的衍射峰的峰形、峰宽都不相同,因而利用RIR值只能做半定量分析。对于精扫且具有很好的峰形结构的XRD谱线,定量相分析得到的相含量相对误差可以控制在5%左右;对于物相鉴定用连续扫描谱线,半定量分析的物相含量相对误差一般在5%～10%之间[10]。

3.2 半定量计算分析

以与白云石套管接触的叶蜡石的半定量分析为例(表1)。

(1)物相分析完成后,选定物相窗口中的某一组分i选项双击。四个层面所有出现的物相包括叶蜡石,硬水铝石,柯石英,方石英,确定四种物相的RIR值分别为0.76、1.21、0.83、5.35。

(2)查看物相标准卡片确定物相最强峰出现角度。根据卡片上查得的最强峰2θ角,在峰中选择角度最接近的峰为此物相衍射最强峰,确定积分强度Ii(注意:对于无法识别的最强峰,可通过次强峰来估算最强峰面积[9]。用次强峰强度除以相对强度即为最强峰强度)。

(3)得到全部物相的RIR值和最强峰积分强度后根据公式(2)即可得到每种物相的质量分数。

3.3 半定量分析结果及讨论

表2为所取的四个叶蜡石层面的半定量分析结果,可以看出:从叶蜡石表面开始向合成腔体内部方向,叶蜡石在高温高压合成金刚石过程中所处温度越高、压力越大,叶蜡石晶体结构不断被破坏,叶蜡石总体趋势是减少。在叶蜡石表面向内1.1mm处便出现了柯石英,合成过程中,这个层面的叶蜡石所处的温度并不高,可以推测,即使在低温高压下,叶蜡石也会相变成柯石英。方石英只出现在靠近白云石套管的叶蜡石层面,这个层面温度、压力都很高,推测方石英是温度压力共同作用的结果。还可以看出,从叶蜡石表面向内1.1mm处开始,一直到与白云石套管接触的叶蜡石为止,它们之间的叶蜡石百分含量量差不大,即从距离叶蜡石表面1.1mm处向内,叶蜡石晶体结构经受温度、压力的破坏程度相差无几,而从叶蜡石表面直至向内1.1mm的叶蜡石在压力作用下挤压变形造成的晶体结构破坏较大,从叶蜡石表面向内1.1mm处开始,一直到与白云石套管接触的叶蜡石为止,这个范围的叶蜡石只是被压缩。

4 结论

(1)高温高压合成金刚石后,作为固体密封传压介质的叶蜡石随着靠近腔体的距离远近而发生不同的变化。越靠近腔体,相变程度越大。半定量分析结果表明,靠近白云石套管的叶蜡石发生很大程度的相变,叶蜡石含量仅仅剩下59%。

(2)白云石套管的存在并没有完全阻止叶蜡石的相变,叶蜡石相变后生成硬水铝石、柯石英、方石英,矿物比重增大,体积收缩,造成高压腔压力下降,同时,由于叶蜡石相变后摩擦系数和强度均增大而呈刚性,影响高温高压下的传压和压力补给的效果,造成合成腔体中存在较大的压力梯度,不利于优质金刚石的生成。

摘要：选取高温高压合成金刚石后的固体密封传压介质叶蜡石为研究对象,将WC顶锤与白云石之间的叶蜡石分成四个层面,采用X射线衍射对四个层面都进行了相结构测试与分析,并同时对四个层面的物相成分进行了半定量分析。结果表明:高温高压条件下叶蜡石的晶体结构发生了明显的变化,并逐渐相变成硬水铝石、柯石英、方英石;半定量分析结果表明,表层叶蜡石质量分数为83%,硬水铝石17%,靠近白云石的叶蜡石质量分数为59%,硬水铝石30%,柯石英8%,方石英3%,由叶蜡石粉压块表层到内部,叶蜡石结构逐渐被破坏,其它物相含量增加。这对于开展计算机模拟合成金刚石腔体温度场、压力场分布的工作提供了更加准确的物性参数获得方式。

关键词：金刚石合成,叶蜡石,高温高压,相变,半定量分析

参考文献

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相结构分析 篇7

改革开放三十多年以来, 我国的产业结构发生了巨大的变化:第一产业所占比重不断下降, 第三产业的比重不断上升, 而第二产业成为我国的支柱产业, 约占GDP的48%。产业结构的调整同时意味着对于专业人才需求也要随之发生重大的变化, 各种专业人才的结构也应适应产业结构调整的需要, 高职院校要针对各种工作岗位的需求, 与工作岗位直接对接。

1 高等职业教育与区域经济的关系

1.1 高等职业技术教育必须服务地方经济社会发展

高职院校要充分认识到高职教育是我国高等教育体系的重要组成部分, 其主要任务是培养高素质技能型人才, 只有紧密契合地方经济社会发展规划及中长期发展目标, 把握高职人才培养方向, 才能培养出受欢迎的高技能专业人才。因此, 高职院校人才培养的目标要突出地方特色, 依据地方经济的发展阶段和行业的发展程度、不同行业岗位职业群的具体要求来定位, 进一步明确自身人才培养的目标与方向[1]。

1.2 高职教育发展必须与区域经济发展相适应

高职教育是培养适应地方经济发展需要的高技能人才的高地, 它的发展必须与地方经济发展相适应[2]。高职教育必须根据地方产业结构的调整、生产技术的变化、经济增长速度等不断调整优化自身的发展[3,4]。产业结构及其性质首先是产业布局与集群发展对人才的需要, 不同的产业结构对高职教育的学科体系、人才培养层次与规格具有不同的需求[5]。

2 产业结构调整趋势与产业结构调整对高职院校技能人才培养的影响

2.1 东北区域的产业调整趋势

国家振兴东北的一个明确目标就是:完善现代产业体系。具体举措包括优化提升传统工业、加快发展战略性新兴产业、加快发展服务业三个方面。东北地区传统产业发展规划包括:先进装备制造业 (冶金矿山、重型机械、通用成套设备产业基地、数控机床产业基地、电力设备和新能源装备产业基地、汽车及零部件产业基地、船舶和海洋工程产业基地、轨道交通设备产业基地、航空及发动机产业基地) 钢铁产业、现代石化产业、农产品加工产业、新型煤化工产业;东北地区新兴产业包括:高端装备制造产业、新能源产业、新材料产业、生物产业、新能源汽车产业、节能环保产业、新一代信息技术产业;服务业包括现代物流业、高技术服务业、文化创意产业、软件和服务外包产业等。

2.2 辽沈地区的产业调整趋势

2011年, 辽宁省发布《辽宁省重点工业产业集群“十二五”规划》, 共批准重点工业产业集群90个, 其中装备制造业11个, 民用航空产业集群1个。辽宁省“十二五”发展规划中将“把工业结构优化升级作为发展现代产业体系和调整产业结构的重点, 以抢占工业发展制高点为目标”, 重点发展基础制造装备, 建设具有国际竞争力的先进装备制造业基地。辽宁省是我国传统的装备制造业生产、科研基地, 在振兴东北老工业基地过程中, 辽宁装备制造业起着至关重要的作用。为适应高级技能人才需求量大这一特点, 学院建设的高技能人才培训基地立足于专业建设, 结合辽宁经济发展战略, 为高技能人才培养基地奠定了坚实的基础。

2.3 产业结构调整对高职院校技能人才培养的影响

2010年6月, 国务院正式发布了《国家中长期人才发展规划纲要 (2010-2020年) 》[6], 提出了国家高技能人才的振兴计划:适应走新型工业化道路和产业结构优化升级的要求, 以提升职业素质和职业技能为核心, 以技师和高级技师为重点, 形成一支门类齐全、技艺精湛的高技能人才队伍。到2015年, 高技能人才总量达到3400万人。到2020年, 高技能人才总量达到3900万人, 其中技师、高级技师达到1000万人左右。加强职业院校和实训基地建设, 培养造就一大批具有精湛技艺的高技能人才。到2020年, 在全国建成一批技能大师工作室、1200个高技能人才培训基地, 培养100万名高级技师。

2010年7月, 辽宁省发布了《辽宁省中长期人才发展规划纲要 (2010-2020年) 》[7], 制定了具体的目标和工作措施。发展目标:适应我省走新型工业化道路和产业结构优化升级的要求, 以技师和高级技师为重点, 以提升职业素质和职业技能为核心, 建设门类齐全、技艺精湛、善于解决技术难题的高技能人才队伍。到2015年, 全省高技能人才总量达到100万人。到2020年, 全省高技能人才总量达到120万人, 其中技师、高级技师分别达到27万人、3万人。高技能人才占技能劳动者比例达到28%。

3 立足航空制造业, 设置与地方产业结构调整相适应的专业结构

用2011年辽宁省普通专科 (高职) 分专业学生情况[8]考察辽宁省所招收的高等职业教育的专业和规模, 是否和区域的产业相匹配, 是否存在明显的市场空间。可以看出, 招生专业主要集中在制造业、财经、电子信息产业和文化教育领域, 招生人数分别占总人数的18%、17%、14%、9%, 合计超过总招生人数的58%。

在设置专业时, 除了考虑职业教育市场的竞争环境和东北地区的产业发展方向之外, 还要充分考虑学院的资源优势、发展方向以及专业之间的连接性。根据学院自身的条件和行业特征, 首先排除下面行业相关度不高、就业相对困难的行业:农林牧渔大类、生化与药品大类、资源开发与测绘大类、土建大类、水利大类、环保、气象与安全大类、轻纺食品大类、财经大类、医药卫生大类、旅游大类、公共事业大类、文化教育大类、艺术设计传媒大类、公安大类、法律大类。

3.1 交通运输类专业设置建议

交通运输类分为公路运输类5201、铁道运输类5202、城市轨道运输类5203、水上运输类5204、民航运输类5205、港口运输类5206、管道运输类5207。

专业设置放在铁道、轨道交通和民航运输三个专业类上, 公路、港口和水上运输由于不具备行业资源, 不在学院专业设置的考虑之列。首先, 从东北地区的产业结构来看, 高速动车组是区域发展的主要产业之一, 符合产业结构的发展方向, 另外从市场竞争角度看, 2011年该专业招生为968人, 存在较大的市场空间, 而航空类专业为学院的特色和优势专业。在开设航空电子设备维修、航空机电设备维修、飞机制造技术的基础上, 优先考虑增加电气化铁道技术、铁道通信信号、铁道交通运营管理、城市轨道交通控制、城市轨道交通工程技术、城市轨道交通运营管理、航空电子电气技术、飞机维修、飞机控制设备与仪表、航空发动机装配与试车专业。

3.2 材料与能源类专业设置建议

材料与能源类分为材料类5501、能源类5502和电力技术类5503, 2011年辽宁省招生人数分别为1285人、491人和794人, 学院应将重点放在材料类5501, 在金属材料与热处理技术的基础上, 优先开设复合材料加工与应用技术、无机非金属材料工程技术。

3.3 制造业类专业设置建议

制造业是目前职业教育主要的招生专业, 包括机械设计制造类5801、自动化类5802、机电设备类5803和汽车类5804, 2011年招生人数分别为9295人、5873人、1531人和4649人。在这个专业领域, 尽量补齐专业, 发挥集群优势, 凝聚和增强学院在该领域的竞争力。在机械制造与自动化、数控技术、模具设计与制造、焊接技术及自动化、电气自动化技术、机电设备维修与管理、数控设备应用与维护基础上, 优先开设电机与电器、机电一体化技术、检测技术及应用。

3.4 电子信息类专业设置建议

电子信息类包括计算机类5901、电子信息类5902和通信类5903三类专业。计算机类的招生人数较多, 近10000人, 而电子信息和通讯类相应招生则不到2500人。在计算机类中招生规模较大的专业包括计算机应用技术590101、计算机网络技术590102、软件技术590108以及动漫设计与制作590110, 尽管计算机专业是应用性很强的专业, 但目前市场上培养的计算机人才过于通用化, 缺乏解决具体某一方面实际问题的能力, 必须适度调整办学方向, 培养应用色彩更为清晰的毕业生。航空类企业对信息安全和保密专业有一定的需求, 学院为航空类院校, 可适度开设信息网络检查680109专业。

3.5 物流专业设置建议

现代物流也是未来东北区域在“十二五”期间的重点发展行业, 可优先开设物流管理620505和连锁经营管理620504、电子商务620405等专业。

与此同时, 为进一步提升专业设置的科学性和针对性, 要建立专业质量标准体系, 建立专业设置宏观监管机制, 建立健全高校、省级教育主管部门和教育部三级专业设置专家评议和监督组织。对新设专业点的教学质量进行重点监测, 对办学质量低下的专业实行限期整改、暂停招生, 对专业点设置过多、就业率过低的专业实施宏观调控。

4 结束语

通过研究地方产业结构调整的形势和内容, 确定各产业对人才的需求, 有针对性和选择性地设置专业结构, 力求专业结构的设置与地方产业结构调整相适应, 实现有针对性地进行人才培养, 使毕业生能够很好地适应工作岗位的需要。

参考文献

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[4]郑美丽.河南省高等职业教育专业结构与区域产业结构的协调性研究[J].河南科技学院学报, 2011 (02) :23-26.

[5]沈建兴.服务于地方经济的职业学校特色专业开设的路径[J].职教论坛, 2012 (03) :39-41.

[6]http://www.gov.cn/jrzg/2010-06/06/content_1621777.htm.

[7]http://www.ln.gov.cn/zfxx/jrln/wzxw/201007/t20100725_555147.html.

相结构分析 篇8

一、主体结构和支护结构相结合的设计类型

(一) 墙体相结合

主体地下室围护墙和外墙相结合的形式通常为地下连续墙。设计和计算墙体相结合结构的时候应该合理分析施工中、竣工中以及使用中地下连续墙的不同结构与荷载作用的状态, 并且也应该切实符合正常使用和不同承载能力情况下的极限状态设计需求。设计两墙合一接头形式主要有设计接头结构和施工接头以及设计连接主体的结构, 设计接头的过程中满足主体结构变形与受力的实际需求, 尤其是保障可以剪力传递新旧混凝土接缝的位置, 同时设置响应和止水措施和抗渗措施。设计两墙合一结构中一般应用现浇地下连续墙结构, 施工质量经常出现不稳定因素, 会对墙体结构受力性能和抗渗性造成影响。

(二) 水平构件相结合

主体结构水平构件围护强形变小、支撑刚度大, 可以当作内支撑, 适合应用在逆作施工中。内支撑系统如果是地下室结构楼板, 此时框架梁施工体系为无梁楼盖板和梁板体系。实际操作中因为需要分析向下挖土的工程, 应该在结构楼板上对两种结构都设置相应的出土口, 前两种均需要在结构楼板上设置一定数量的出土口, 无梁楼盖板结构可以更加方便地进行挖土, 但是因为属于二次楼板施工项目, 板梁接缝处的位置应该设置一定的止水措施。内支撑若是地下结构水平构件, 应该合理计算正常使用和不同承载能力情况下的极限状态, 同时也切实满足使用期限和施工周期的需求。当结构梁板被当作临时施工栈桥或者平台的时候, 设计构件中应分析动力荷载。计算楼板预留孔位置的变形和应力, 并且设置孔口边梁。施工中连接地下连续墙和地下结构水平构件的过程中保障满足主体结构变形以及受力的实际需求, 依据连接刚性需求设计构造, 结构中都设置止水构造。

(三) 竖向构件相结合

当支撑系统和主体结构水平构件结合的时候, 利用结合主体结构工程的立柱桩保护临时立柱来处理立柱桩与竖向立柱。如果施工中应用临时立柱, 完成地下室结构项目以后需要及时拆除临时立柱, 同时托换主体结构柱。若施工中应用主体结构结合柱的时候, 实际操作中合理使用H型钢柱、角钢格构柱等。在完成基础底板结构以后依据浇筑外包混凝土的方式处理形成H型钢柱或者角钢格构柱, 板上一般需要预留浇筑孔, 立柱桩正常使用的时候, 能够对混凝土和劲性构件进行共同作用。

二、深基坑支护结构与主体结构相结合设计的分析方法

(一) 工程实用分析法

工程实用分析法实际上就是对分离水平支撑体系和围护结构进行分析。可以使用连续介质平面有限元分析法处理围护结构, 也可以使用平面竖向弹性地基梁分析法处理围护结构。国内理正基坑支护软件、理正基坑支护软件等平面竖向弹性地基梁分析方式。现阶段经常使用ABAQUS、ADINA、PLAXIS等连续介质平面有限元分析方法。水平支撑类型为周边地下联系强两墙合一结构支撑形式, 空间杆系模型方式分析临时水平支撑, 此时可以合理应用启明星软件。主体结构和支护结构向结合的方式被临时周边维护体结构方式取代, 考虑梁板作用模型的方式来分析主体结构支撑水平依稀, 此时可以合理应用ABAQUS、ANSYS等大型有限元分析软件。

(二) 竖向支撑、水平支撑、维护结构一起作用的三维m法

支护结构作为这种方式的主要分析目标, 依据支护结构为中心构建三维有限元模型, 这种模型结构包括土弹簧单元、竖向支撑系统、维护结构以及水平支撑系统。如果依据临时水平支撑进行分析, 此时利用梁单元来模拟体系梁结构;主结构梁板为水平支撑结构的时候, 分析水平支撑构件中可以应用板单元和梁单元, 同时也需要充分分析板和梁的共同作用。立柱桩和立柱为竖向支撑体系的关键结构形式, 模拟中应用梁单元。弹簧单元来对坑底以下土体进行模拟, 大型有限元软件对支护结构和分层开挖土体的方式进行模拟, 荷载来对坑外土体进行模拟, 以便于可以合理分析支护结构的变形和内力。

(三) 结构和土共同作用方式下的三维有限元方法

深基坑中结合主体地下结构和支护结构的方式具备十分复杂的支撑结构, 开挖土体的时候属于结构和土一起作用的三维问题, 如果此时只是应用平面分析方式不能完全展现基坑三维形变的情况, 同时也不能体现建筑支撑结构变形和受力规律。所以需要应用三维有限元分析方式来处理上述问题。三维有限元分析中包括以下模拟方式为三维四面体单元、三维六面体单元。利用板待援对支撑楼板和围护结构进行模拟, 依据梁单元来对梁支撑和立柱进行模拟。三维有限元方式分析过程中主要有支护结构和土体结构, 同时也应该着重阐述结构和土体对于建筑的共同作用, 依据施工实际情况来对施工过程中进行模拟, 以便于获得建筑结构的变形和内力。

结语

综上所述, 近年来随着建筑事业的高速发展, 越来越多地开始使用主体结构和支护结构相结合的建筑结构, 并且成为基坑技术发展的主要趋势。因此上述主要研究了主体结构和支护结构相合形式的设计方法和分析方式, 分析中提出了3种主体结构和支护结构相结合的构件形式, 为竖向支撑结构体系、水平构件结构体系、墙体结合。依据上述三种主体结构和支护结构结合的形式, 提出了几种分析主体结构和支护结构框架体系的综合技术, 主要包括基于规范维护结构、工程实用分析法、结构和土共同作用的有限元分析法以及三维m分析法。这种基坑支护结构在工程领域已经得到一定成果, 可以全面提升建筑单位的社会效益和经济效益。

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两相开关磁阻电机结构参数优化设计 篇9

开关磁阻电机 (Switched Reluctance Motor) 是二十世纪八十年代发展起来的一种新型机电一体化调速装置, 具有结构简单、坚固耐用、调速性能广、可在较低电流下实现频繁起停等优点。这种极具发展前景的新型驱动设备, 近年来已逐渐成为电气传动领域的热门话题。在小功率领域, 如对调速精度、转矩脉动要求不高的洗衣机、电动自行车等, 开关磁阻电机具有较强的应用优势[1]。

本文以电机有效材料的费用和电机平均电磁转矩的比值为目标函数, 利用内点惩罚函数的Powell优化方法, 对电机的主要结构参数进行了优化设计。

2优化模型

2.1目标函数

本文进行的电机优化设计将以电机的性能价格比为目标函数, 即求取S R电机有效材料部分费用与电机平均电磁转矩比值的最小值, 即:

Gcu——电机中的铜重

GF——电机中的铁重

Cc u——铜的单价 (每吨)

CF e——铁的单价 (每吨)

Tαv——电机的平均电磁转矩

2.2优化变量

综合分析, 取对电机性能影响较大的5个参数作为优化变量:

式中:

2.3约束条件

电机优化设计中的约束可分为结构约束和性能约束两类[2]。结构约束:

性能约束:

2.4优化方法的选用

综合考虑, 对于电机的优化设计采用利用内点惩罚函数的Powell优化方法进行计算。对于目标函数 (x) 受约束于的最优化问题, 利用内点法求解时, 惩罚函数的一般表达式为:

3优化结果分析

3.1参数的初始化

在优化过程中, 为提高优化效率, 将上述优化参数进行统一的标准化处理, 并在目标函数中进行相应的单位转换。

3.2优化程序设计

在程序设计的过程中, 采用Visiual Basic 6.0语言编制了优化设计的界面 (图1) 和相应的算法——Powell法和内点惩罚函数法, 其中在Powell法计算中采用进退法搜索区间二次插值法进行一维搜索。采用Visiual Basic 6.0编制的电机优化设计界面如图1所示。

3.3优化结果分析

经过所编制程序的多次计算, 得到优化结果如表1所示。从优化结果来看, 目标函数1 (x) 数值有所降低, 目标函数2 (x) 数值有所增加, 这说明有效材料费用减少的同时电机的电磁转矩有所增大, 这也表明对于提高电机的性价比, 以电机的有效材料费用和电机平均电磁转矩的比值为优化目标函数是合理可行的。

通过表1可知, 由于对电机性能约束较少, 因此, 结构参数的优化终值大部分趋于结构约束的边界值, 最为明显的是电机的匝数, 对于电机的体积、重量、材料用量影响显著;而定、转子极弧在优化过程中变化较小。从表中还可以看出, 以电机的转子外径、铁心长度、定子极弧、转子极弧、绕组匝数为优化变量对于目标函数来说是较为合理有效的, 因此在设计过程中, 在保证电机性能要求的条件下, 适当选取较小的电机的转子外径、铁心长度和绕组匝数对于降低电机的费用是十分有益的。

4结论与展望

本文以电机有效材料的费用和电机平均电磁转矩的比值为目标函数, 对电机的主要结构参数进行了优化设计。优化结果表明, 通过优化设计后的电机体积有所减小, 电机的有效材料费用有所降低而电磁转矩有所增大, 在一定程度上提高了电机的性价比。

但是, 在电机设计过程中, 电机的结构参数选取和性能分析还要进一步结合后续的电器控制器设计, 更好地利用各种设计参数, 使整个电机具有更好的性能。

摘要：论文以两相开关磁阻电机有效材料的费用和电机平均电磁转矩的比值为目标函数, 利用内点惩罚函数的Powell优化方法, 对电机的主要结构参数进行了优化设计。优化结果表明, 电机体积有所减小, 电机的有效材料费用有所降低而电磁转矩有所增大, 在一定程度上提高了电机的性价比。

关键词：两相开关磁阻电机,内点惩罚函数法,优化设计

参考文献

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[5]陈立周.机械优化设计方法[M].北京:冶金工业出版社.1995

钢管结构相贯节点的研究现状和趋势 篇10

钢管结构在众多方面是可以优先选用的基本结构形式之一。钢管结构中的相贯节点是将支管端部经相贯线加工成相贯面后,吻合在主管的管壁上,经焊接而成的节点,避免了采用任何连接件,具有装配精度高、焊接变形小、节点承载力大等优点,且能节约大量钢材,因此,相贯节点得到了越来越广泛的应用和发展。

相贯节点作为钢管结构中一种常见的节点形式,在平面或空间的桁架、网架、网壳、框架都可以采用;在现代工业厂房、仓库、体育馆、展览馆、航站楼、车站,以及办公楼、电视塔、信号支架、海上平台等建筑中钢管也广泛应用。近10年来建设的一些重大工程,如上海体育场、虹口体育场、广州体育馆、首都机场新航站楼、深圳机场航站楼、成都双流机场新航站楼、上海科技城、广州新白云机场航站楼等,都使用了相贯节点,而且应用势头还在增加。

1相贯节点的概念及分类

相贯节点又称简单节点(simple joint)、无加劲节点(unstiffened joint)或直接焊接节点。在其节点处,只有在同一轴线上的两个最粗的相邻杆件贯通,其余杆件通过端部相贯线加工后,直接焊接在贯通杆件的外表;非贯通杆件在节点部位可能互相分离,也可能部分重叠。

从支管的相对位置来讲,有搭接节点和间隙节点两种。搭接管节点是指有的支管全部或部分连接在其他支管上。

直接焊接管节点从空间关系来讲,可以分为平面管节点和空间管节点两大类。前者为所有杆件轴线处于同一平面或几乎处于同一平面内的节点,否则便是空间节点。在节点处贯通的钢管通常称为主管或弦杆(chord);其余则称为支管(branch)或腹杆(brace)。空间节点中非主承重面内的杆件称为支杆以区别于腹杆。弦杆截面为圆管的节点,通常称为圆管节点;弦杆截面为方管或矩形管的节点则称为方管节点,包括弦杆为方管或矩形管而腹杆为圆管的节点。工程中较多遇到的平面节点如图1所示:T形(或Y形)、X形、K形。国内称为空间节点的节点形式在英文文献中一般称为多平面节点(Multi-planar joint)。工程常见的节点形式(见图1),包括TT,XX,TX,KK形等。平面节点的互相组合(共用一根弦杆),可以形成多种空间形式,所以实际空间节点的种类决不限于上述几种。按节点刚度来划分,有铰接节点和刚接节点两种。在大多数结构中,相贯节点仅作为铰接节点处理,但在一定条件下可以也必须实现刚接,此时节点具有抵抗弯矩的能力。

2相贯节点的研究现状

目前的研究对象已经从20世纪70、80年代的平面管节点,逐步向空间管节点发展。所研究的内容包括管节点局部应力应变分析、破坏机理研究、弹塑性分析、设计参数研究、作用荷载和支管约束的影响和疲劳寿命等课题。多数学者主要对相贯节点的静力性能进行了研究,在动力性能方面,只有少数学者研究了平面相贯节点的滞回性能和疲劳破坏。对静力性能的研究方法可以归结为试验研究和理论研究两大类。

2.1 试验研究

相贯节点最早的研究是1948年由前西德实施的钢管节点极限强度试验[1]。1974年,Akiyama进行了空间管节点的模型试验,测试了4个KK型管节点在轴力作用下的承载力。1990年,Mouty和Rondal测试了轴力作用下KK型空间管节点的96个试件,两支管平面的夹角为60°和90°。由于对加载方式所产生效果的不同意见,这些试验的结果引起了国际上广泛的讨论。同年,Sola进行了8个TT型空间管节点轴力试验,两支管的夹角从60°～120°变化。Paul于1991年进行了12个TT型空间管节点轴力试验,根据以上试验结果的回归分析,Paul在1992年提出了基于两种不同失效模式的承载力公式。1994年,Paul又在58个空间TT和KK形节点试件试验基础上用多元回归分析得到了空间管节点极限承载力计算公式,并指出了事实上空间相互影响相当大。1998年,Bauer试验研究了空间三角形桁架受拉弦杆处TT、KK节点,研究了间隙尺寸、支杆弦杆宽度比、弦杆宽厚比和两支杆所在平面间夹角等参数,并建立了塑性铰线分析模型。

国内方面,20世纪80年代一些单位也进行了部分试验,包括光弹试验和模型试验。由于经费有限,我国在制订《钢结构设计规范》(GBJ17-1988)时,主要借鉴了国外的研究成果,部分参考了国内的试验结果。近年来,随着管节点在民用建筑中的广泛应用,管节点研究受到重视。1998年沈祖炎[2]进行了11个试件的K型管节点的模型试验,检验了上海8万人体育场悬挑主桁架的节点设计方案。2000年,上海建筑设计研究院与同济大学合作,进行了8个DK型,4个XK型,2个TK型大直径钢管相贯节点在不同荷载下的破坏试验,为提供和修订我国的钢管相贯节点的设计公式提供了依据。2001年,陈以一等进行了KK、XK、TK三种类型大尺寸足尺试件的试验对事件的破坏机理进行了分析,指出节点区焊缝刚度过大延性不足的特性,可能阻碍钢管节点管壁极限强度的充分发挥。同年,陈以一、王伟等以某重点工程为背景,实施了KK型相贯节点抗弯刚度和承载力试验,根据对多种几何参数、荷载工况组合下的节点抗弯刚度的测试,表明在一定条件下,相贯节点可以作为全刚接抗弯节点看待,节点抗弯强度能保证杆件承载能力的充分发挥。2003年,武振宇、张壮南等对6个K型和8个KK型直接焊接间隙方钢管节点进行了静力试验研究,并对节点破坏模式和极限承载力进行分析。研究了几何参数(β、g)、支杆作用位置和空间作用对节点极限承载力的影响[4]。2007年武振宇、陈鹏、王渊阳对轴向往复荷载作用下的12个T型方管节点进行了试验研究,结果表明,节点的破坏模式主要是受压时弦杆表面塑形变形和受拉时焊缝的边缘开裂,导致在支弦杆交汇处被拉断、节点滞回曲线饱满,从节点域靠近弦杆侧壁的两侧开裂到节点完全破坏还有很大的耗能能力[5]。

2.2 理论研究

目前国际上通用的理论分析方法有:试验统计法;简化分析方法;薄壳理论解析法;弹性基座梁模型法;有限差分法;弹簧模型法;塑性屈服曲线分析法;有限元法和半解析半数值法。其中有限元法应用最广。

1998年,Goto,Y.,Wang,Q.,and Obata,M.用有限元方法分析了薄壁柱的滞回性能,分析了前人用于分析往复荷载作用下构件性能的塑性模型的优缺点[6]。L.C.K.Soh、T.K.Chan、S.K.Yu在 2000年给出了X型CHS节点在支杆受轴向力作用下的塑性绞线,并利用简化后的塑性绞线推导出β<1和β=1两种情况下的节点承载力公式[7]。2004年,L.Gardner、D.A.Nethercot考虑了材料性能、管转角处应力强化、残余应力、初始缺陷等因素给出了对不锈钢空心管精确的有限元建模方法[8]。2005年,Y.S.Choo,X.D.Qian和J. Wardenier研究了边界条件和弦杆应力对圆管K型节点静力承载力的影响[9]。

3发展趋势

综上所述,管节点的研究工作已做了不少,但尚待研究的问题[10]仍很多,今后应在以下几方面努力:

(1)研究焊接缺陷对管节点极限承载力的影响,完善验算方法。

(2)解决当支管受平面内弯矩和平面外弯矩作用时,管节点的极限承载力问题。

(3)在现有的基础上分析空间管节点支管间的相互作用,对空间管节点问题进行研究,完善承载能力计算公式。

(4)研究几何尺寸、焊接缺陷对管节点疲劳强度和疲劳寿命的影响,完善计算方法。

(5)研究疲劳破坏的机理,探索提高疲劳强度的有效措施。

参考文献

[1]日本建筑学会.钢管构造设计施工指南解说[M].1990.

[2]沈祖炎,陈扬骥,陈以一,等.上海八万人体育场屋盖的整体模型和节点试验研究[J].建筑结构学报,1998,19(2).

[3]陈以一,沈祖炎,翟红,等.圆钢管相贯节点滞回特性的实验研究[J].建筑结构学报,2003,24(6).

[4]武胜,武振宇,等.宽K形间隙方管节点静力工作性能的研究[J].哈尔滨工业大学学报,2003,35(3).

[5]武振宇,张壮南,丁玉坤,等.K型、KK型间隙方钢管节点静力工作性能的试验研究[J].建筑工程学报,2004,25(2):32-38.

[6]Goto,Y.,Wang,Q.,and Obata,M.FEM Analysis for HystereticBehavior of Thin-walled Steel Columns[J].J.Struct.Engrg.ASCE.1998,124(11):1290-1301.

[7]Kim J.R.Rasmussen,Ben Young.Tests of X-and K-Joints in SHSStainless Steel Tubes[J].J.Struct.Engrg.2001,127(10):1173-1182.

[8]L.Gardner,D.A.Nethercot.Numerical Modeling of Stainless SteelStructural Components-A Consistent Approach[J].Journal ofStructural Engineering,2004,10(1).

[9]Y.S.Choo,X.D.Qian,J.Wardenier.Effects of Boundary Condi-tions and Chord Stresses on Static Strength of Thick-walled CHS K-joints[J].Journal of Constructional Steel Research,2006,(62):316-328.