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13
2014
07

关于焊缝超声波探伤的最小厚度

超声波探伤的原理

超声波探伤是利用超声波在不同质界面上具有反射的特性来确定介质内部缺陷的一种无损检测方法。超声波在介质中传播时,如遇到缺陷,缺陷的尺寸等于或大于超声波波长时,则超声波在缺陷上反射回来,探伤仪可将反射波显示出来;如缺陷的尺寸小于波长时,声波将绕过缺陷而不能反射。

工件厚度小于8mm就不可以用超声波探伤了吗

有经验的工程师经验会提醒:壁厚小于8mmm的钢板对接焊缝就不可以采用超声波探伤了。这是什么原因呢?

这两天查了一些规范,在JB/T 4730-2005《承压设备无损检测》中找到了超声波探伤针对不同检测对象的适用范围规定,如下表。

另外,国标GB/T 11345-2013《焊缝无损检测 超声检测 技术、检测特级和评定》中也规定了其适用范围为:母材厚度不小于8mmm的低超声衰减金属融化焊焊接接头手工超声检测技术

暂时的小结是:这个通常所说的8mm下限也不是绝对的,对于无缝钢管壁厚2mm以上也是可以用超声波来探伤的。而对于一般的碳素钢、低合金钢板材6~8mm以上宜采用射线探伤。如果有人了解更深刻的原因,欢迎指正。

05
2014
07

理解弹性地基梁

上部结构、基础与地基

目前建筑结构设计的通用方法是上部结构、基础和地基分离式设计。上部结构计算时,柱底假定为完全固定,不考虑基础自身的刚度和变形;基础设计时,将上部结构计算得到的柱底反力反向施加到基础构件上,与基础构件直接接触的地基一般假定为反力与沉降成正比,基础刚度很大时,可以认为地基反力沿基础构件成直线分布。

这里要明确的是,上部结构、基础和地基三者不是独立的,它们是相互作用的,在上部荷载作用下三者要满足力的平衡和变形的协调。因此,通常的设计方法仅是一种工程意义上的简化(通过分离式设计,结构工程师可以更专注于上部结构的设计,而岩土工程师可以更专注于地基和基础的设计,通常这种设计也是安全的),而更精确的分析则需要进行上部结构与地基基础共同分析。

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28
2014
06

OpenGL鼠标轨迹球效果演示

接上篇(OpenGL鼠标轨迹球(Trackball)原理),展示一下最近实现的鼠标轨迹球演示效果,使用了OpenTK提供的OpenGL接口,作为小软件的图形显示基本效果还不错。

21
2014
06

OpenGL鼠标轨迹球(Trackball)原理

什么是鼠标轨迹球

类似AutoCAD里的“动态观察”,三维模型都是要投影到二维的屏幕上才能显示给用户,而用户如果想观察一下三维模型的立体形状使用“动态观察”是再好不过了。我们一般的操作是这样的:鼠标(按中健或者其他健)在二维屏幕上拖动,之后三维模型就会以屏幕中心点为中心进行相应的旋转,鼠标拖动得越长,三维模型旋转的角度就越大。AutoCAD这种重量级的商业软件在这方面的用户体验自然是非常完美的了,可你知道它的原理么,如果自己用OpenGL如何实现呢?

OpenGL里的轨迹球

计算机的三维显示类似生活中的摄影,屏幕就是一个相机,三维模型就是被摄物体。我们可以调整相机与被摄物之间的距离来在屏幕显示不同大小影像。轨迹球就是在屏幕之外虚构一个球形曲面,使鼠标在二维屏幕上的移动投影到球形曲面上,这样就能得到更佳的用户体验(不使用轨迹球也能实现动态观察,只是效果很生硬)。

以屏幕为中心为球心,x轴向右,Y轴向上,z轴向屏幕之外,很容易建立一个球体的几何方程如下: $$x^2+y^2+z^2=r^2$$ 这里,r代表球体的半径。

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13
2014
06

最小势能原理与虚功原理[zz]

最小势能原理

最小势能原理就是说当一个体系的势能最小时,系统会处于稳定平衡状态。 势能最小原理与虚功原理本质上是一致的。宇宙万物,如果其势能未达到“最小”(局部概念),它总要设法变化到其“相对”最小的势能位置。

最小势能原理的最主要用途是:弹性力学问题近似解法(Rayleigh-Ritz法,Galerkin法,有限元法等)的基础。

最小势能原理是势能驻值原理在线弹性范围里的特殊情况。对于一般性问题:真实位移状态使结构的势能取驻值(一阶变分为零),在线弹性问题中取最小值。在有限元的理论中,最小势能原理是在所有满足给定边界条件的位移时,满足平衡微分方程的位移使得势能取得最小值。

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06
2014
06

《钢规》中二阶分析的方法

钢结构和混凝土结构相比二阶效应更加明显,应更加注意二阶效应对结构的影响。现行《钢结构设计规范》(GB 50017-2002)对二阶分析的要求比较笼统,但明确钢框架结构当重力附加弯矩占初始弯矩比例超过10%时需要考虑P-Δ效应的影响,并给出了附加水平力的简化计算方法。此法需要先约束每层框架的侧移进行计算,然后再将支座反力施加到结构上再次计算,过程较为复杂实际工程不易操作。 正在制订中的《钢结构设计规范》(送审稿)1中更加清楚地写明了二阶分析的条件和方法,在此做简要总结。

《钢规》(送审稿)中的分析方法

钢结构内力和稳定性分析的三种方法:

  • 一阶弹性分析法:就是通常所说的小变形分析,假定材料始终为弹性。

  • 二阶弹性分析法:在小变形分析的基础上附加考虑结构的初始缺陷和残余应力的影响,材料仍假定为弹性。

  • 直接分析法:同时考虑结构和构件的初始缺陷、节点连接刚度和其他对结构稳定 性有显著影响的因素,允许材料有塑性发展、内力重分布(二阶弹塑性分析),求得的各设计荷载(作用)下的内力和位移,构件验算可仅进行截面强度验算。

多高层钢结构的处理

对于普通多高层钢结构,《钢规》(送审稿)和现行的《抗规》体系基本一至,采用一个二阶效应系数$\theta^{Ⅱ}_{i,max}$来对结构的二阶效应大小进行评价,依据结构二阶效应的大小来选择分析方法。整理了一份分析流程框架图如下:

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30
2014
05

二阶分析的类型及规范实现

二阶分析的类型

由于结构二阶效应的存在,往往使得结构分析模型变成非线性。要考虑二阶效应,结构分析的结果就应包括弯矩、剪力和轴力的放大作用,而且分析往往需要迭代。概念上来讲,结构具有两种形式的内力放大,以及至少三种以上用以考虑这些内力放大作用的分析模型和分析方法1

两种形式的内力放大:

  • 摇摆放大(Sway Amplification):楼层侧移随二阶效应的影响而不断增大,进而柱内与侧移有关的弯矩及其它内力被放大。这种类型的放大几乎全部来自于P-Δ效应(区别于P-δ效应),对无支撑框架的柱端弯矩影响很大。

  • 非摇摆放大(Non-sway Amplification):二阶效应使柱子自身和长度方向上的变形加大,进而柱内弯矩被放大。这种类型的放大来自于P-δ效应,对支撑框架的柱内弯矩影响最大。

根据考虑内力放大的方式不同,二阶分析具有如下三种不同的分析方法:

  1. "Double-B"分析:分析过程采用小变形分析,分别用放大系数$B_s$和$B_n$来考虑“摇摆放大”和“非摇摆放大”;

  2. "Single-B"分析:分析模型中直接考虑P-Δ效应的“摇摆放大”部分,用放大系数$B_n$来考虑“非摇摆放大”;

  3. "Zero-B"分析:分析模型中直接考虑P-Δ效应的所有影响(“摇摆放大”和“非摇摆放大”)。

《砼规》和《高规》中二阶分析的方法
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24
2014
05

结构的二阶分析与二阶效应

二阶分析与二阶效应

结构的非线性特性主要有:材料非线性、几何非线性和边界非线性等。所说的二阶效应属于几何非线性的范畴。与几何非线性有关的三种分析类型1

  1. 小变形分析。平衡条件在结构变形前的位置构建,单元协调关系(位移函数)假定为线性。这是一种极端情况,条件是结构变形很小,因而可以忽略几何非线性的影响。

  2. 大变形分析。平衡条件在结构变形后的位置构建,单元协调关系(位移函数)为非线性。这也是另一种极端情况,结构变形大到一定程序,其几何非线性影响不可忽略。

  3. P-Δ分析。平衡条件在结构变形后的构建(通过一些近似处理),单元协调关系(位移函数)假定为线性。这是一种中间情况,近似考虑了几何非线性的影响。

小变形分析通常称为“一阶分析”,而大变形分析和P-Δ分析即是“二阶分析”,二阶分析可以得到结构上的重力或构件中的轴压力在变形后的结构或构件中引起的附加内力和附加变形。结构或构件中的附加内力和附加变形就是由几何非线性产生的二阶效应。

二阶效应的表现形式

建筑结构中的二阶效应有两种表现形式:P-Δ效应和P-δ效应。看一个简单的悬臂柱的例子:

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16
2014
05

使用SAP2000的OAPI计算结构位移指标

据偶所知,SAP2000是目前国内在用结构分析与设计软件中唯一一款支持API(应用程序接口)的软件。虽然AutoDesk收购的Robot软件也具有强大的API功能,但由于其没有通过建设主管部门的鉴定,本文不做讨论。

SAP2000的OAPI功能

SAP2000的OAPI通过微软的COM接口提供了许多接口函数,用户可以采用多种编程语言(如VB、C#、C++、FORTRAN、MatLab和Python等)调用这些函数,这些函数几乎涵盖了所有菜单所能提供的功能,大大方便了设计过程中对模型数据的处理和使用。详细可参考SAP2000安装目录中的“CSi_OAPI_Documentation.chm”。

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28
2014
01

工程中常见支座的形式浅析及其应用

本文发表于《建筑结构》(2013年11月)随刊赠阅《技术通讯》的“建闻天下”专栏,以下是本人原稿,其中不免有不当之处,还请网友指正。

下载链接工程中常见支座的形式浅析及其应用