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在新型膨胀螺栓锚固下空心砖砌体的力学性能有限元分析

作　者: 孙利云
导　师: 陈四利；栗青
学　校: 沈阳工业大学
专　业: 固体力学
关键词: 空心砖砌体新型膨胀螺栓锚固性能有限元法
分类号: TU364
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 64次
引　用: 1次
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内容摘要

由于大量使用粘土砖对环境保护及农业生产等带来的不利因素,国家明文规定限制粘土砖的使用,并倡导研究和发展新型的墙体材料。新型墙体材料的结构特点主要体现在空心、蓬松、软质和易碎。此类墙体上,内外装修工程中的紧固难题也随之而来。空心砖及其砌体是一种新型墙体材料,有不同于普通实心砖砌体的受力影响因素。但现行规范将二者的力学性能等同,因此有必要对空心砖砌体和新型膨胀螺栓的力学性能作进一步的研究。首先进行新型膨胀螺栓拉拔空心砖的试验,试验过程中该新型膨胀螺栓能产生“自螺母效应”,结果验证了该新型膨胀螺栓使用的可靠性。其次利用有限元知识研究新型膨胀螺栓在拉拔过程中对空心砖及空心砖砌体周围结构的影响,建立有限元分析模型,并对膨胀螺栓及其周围的力学特征、破坏机理和墙体工程稳定性开展深入的有限元分析,利用ANSYS软件计算出不同孔洞率的空心砖在膨胀拉拔过程中的应力分布情况、极限拉力值,探讨空心砖及其周围墙体结构在膨胀螺栓的拉拔过程中应力场及应力变化规律。并与试验结果进行对比分析,结果表明:能形成“自螺母效应”且专用于空心砖及其砌体的新型膨胀螺栓是安全可靠的。通过新型膨胀螺栓对空心砖及砌体的拉拔试验和有限元软件ANSYS的分析,结果表明:虽然膨胀螺栓的极限锚固力在不同的位置上有所不同,但均能达到并略超过标准所规定的设计值,从而验证了能形成“自螺母效应”的专用膨胀螺栓在空心砖及空心砖砌体中应用的可靠性,解除了社会各界对空心砖锚固可靠性的疑虑,有利于空心砖和膨胀螺栓的广泛推广和使用。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-9
第一章绪论  9-19
  1.1 砌体结构的发展历史和趋势  9-10
    1.1.1 传统的砌体结构  9
    1.1.2 现代的砌体结构  9-10
    1.1.3 砌体结构的发展方向  10
  1.2 砖的应用与发展  10-14
    1.2.1 我国砖的发展现状及存在的问题  10-11
    1.2.2 多孔砖取代粘土实心砖的必要性  11-13
    1.2.3 多孔砖的种类  13-14
  1.3 相关课题的研究  14-17
    1.3.1 多孔砌体力学性能的研究  14-16
    1.3.2 国内对多孔砖砌体力学性能的研究  16-17
    1.3.3 国外对多孔砖砌体力学性能的研究  17
  1.4 本文研究的主要目的和内容  17-19
    1.4.1 研究目的及意义  17-18
    1.4.2 研究内容  18-19
第二章有限元法的基本理论  19-26
  2.1 有限元分析的弹性力学中的基本假设  19-20
  2.2 有限单元法的基本原理  20-24
    2.2.1 线弹性体静力学问题  20-22
    2.2.2 线弹性体稳定问题  22-24
  2.3 弹性力学基本原理  24-26
    2.3.2 虚功原理  24
    2.3.3 最小势能原理  24-26
第三章空心砖拉拔的试验研究  26-30
  3.1 引言  26
  3.2 试件的材料性能和试验设计  26-29
    3.2.1 空心砖及膨胀螺栓的选用  26-28
    3.2.2 局部拉拔试验的设计与制作  28-29
  3.3 试验结果  29-30
第四章空心砖拉拔试验的有限元分析  30-42
  4.1 引言  30
  4.2 ANSYS有限元概述  30-33
    4.2.1 ANSYS单元 SOLID187  30-31
    4.2.2 材料模型  31-33
  4.3 空心砖在拉拔力下有限元计算结果  33-40
  4.4 空心砖拉拔有限元分析与拉拔试验结果比较  40
  4.5 本章小结  40-42
第五章空心砖砌体拉拔试验的有限元分析  42-58
  5.1 引言  42
  5.2 有限元模型的建立  42-46
    5.2.1 几何模型的建立  42
    5.2.2 单元solid65  42-43
    5.2.3 材料模型  43-44
    5.2.4 网格划分  44-46
  5.3 有限元计算的结果  46-57
  5.4 本章小结  57-58
第六章结论与展望  58-60
  6.1 本文结论  58
  6.2 展望  58-60
参考文献  60-63
在学研究成果  63-64
致谢  64

在新型膨胀螺栓锚固下空心砖砌体的力学性能有限元分析

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