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預應力錨具受力過程的材料優化與有限元分析及
2010-12-14 00:00

預應力錨具受力過程的材料優化與有限元分析及錨圈的尺寸:

   近幾年來隨著預應力技術在橋梁、建筑、水利工程方面的大量應用,錨具作為保證有效傳遞預應力的關鍵部件也得到越來越多的關注。在保證錨固效率的同時,錨具的成本成為人們越來越關注的問題。 傳統的設計沿用寧大勿小的原則,基于經驗進行設計。錨具的受力情況較復雜,目前還很難用理論公式準確地計算出它的應力應變。本文以錨圈為研究對象,通過建立錨具組件的有限元模型,對錨具的受力過程進行分析,校核錨圈的強度,并對錨圈外形尺寸和材料展開優化,最后用物理實驗驗證。 在錨具受力過程的模擬方面,本文以七孔錨具為例,在分析了七孔錨具的工作狀況及結構后,對錨圈、夾片及鋼絞線的形狀進行了簡化,采用線性硬化彈塑性材料模型,設置摩擦系數之后,運用有限元分析軟件建立數值模型,對七孔錨圈的受力過程進行模擬分析,得到了錨圈在受力過程中的應力應變及位移的分布狀態,校核了錨圈強度。 在錨圈的尺寸及材料優化問題上,首先,對七孔錨圈的外形尺寸進行了優化,考慮到鋼材的規格尺寸及產品機加工的要求,將七孔錨圈按照Φ135和Φ126兩種尺寸規格分別進行模擬計算,分析同一直徑的不同高度錨圈的應力應變的變化隨高度的變化趨勢,得到較優的高度。第三,對七孔錨圈的兩種不同材料及其不同狀態的模擬結果進行了比較,得出45鋼通過調質處理提高它的屈服強度和斷裂強度后,用來替代40Cr是可行的。最后進行了物理實驗驗證,模擬結果與實驗結果比較一致,驗證了數值模型的正確性。 通過以上研究,本文的結論對錨圈外形尺寸的設計和選用材料提供了理論依據,起到了一定的指導作用。

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