Evaluation of mechanical properties of cast steel nodes based on GTN damage model

Based on the Gurson-Tvergaard-Needleman(GTN)damage model considering the defect damage evolution,the influence of void defects caused by the casting process on cast steel nodes mechanical properties was studied.Firstly,based on the GTN damage model,the model s parameter combination of G20Mn5N cast steel was given.Then,the mechanical properties of cast steel nodes were evaluated using the GTN damage model in ABAQUS software,and the influence of model parameters on the failure results was investigated.The results show that the cast steel node considering the GTN damage model fails under 1.93 times of the load.The bearing capacity is lower than that of the bilinear model,and the failure speed is faster.Changes in model parameters will cause a shift in the failure critical point.Meanwhile,the plastic strain index affects the void volume fractions,which shows different variation laws under uniaxial tensile and cyclic loads.Therefore,the GTN damage model establishes the relationship between the micro-defects and macro-mechanical properties of materials,which can better simulate the failure results of structures.

襄阳东站钢屋盖超多杆连接节点设计与足尺模型试验研究

襄阳东站屋盖南北向长358m,东西向最大跨度86m,采用焊接球钢网架,整体不设变形缝,南端开设瀑布造型大洞口,由于屋盖结构超长、不连续、大悬挑及瀑布造型使得钢屋盖空间受力十分复杂,特在分叉柱柱顶沿南北向设置加强杆以加强屋盖瀑布区洞口两侧边缘约束刚度及改善结构整体受力性能。钢屋盖瀑布区悬挑端分叉柱柱顶节点相连杆件达12根之多,该节点作为屋盖结构的关键节点,其受力状态尤为复杂,创新地采用了半铸造半相贯焊连接形式并采取了构造加强措施,针对该超多杆连接节点进行了足尺模型加载试验验证,详细介绍了试验加载装置、加载方案、试验现象及试验结果,并进行了有限元对比分析。结果表明有限元对比分析结果与加载试验吻合较好;该超多杆半铸造半相贯焊连接节点构造合理、承载力高,薄弱部位出现在与铸造本体相连的接长钢管上,满足强节点弱构件、强连接弱构件的设计要求。

襄阳东站柱分叉铸钢节点缩尺模型试验研究

襄阳东站在南、北两端区域采用柱分叉支承钢屋盖以减小屋盖悬挑长度,柱分叉节点考虑到建筑美观要求及受力复杂等因素采用了铸钢节点型式,论文对柱分叉铸钢节点进行了1/2缩尺模型加载试验验证,详细介绍了试验加载装置、加载方案、试验现象及试验结果,有限元对比分析结果与加载试验吻合较好,结果表明柱分叉铸钢节点构造合理、承载力高,薄弱部位出现在与铸钢件相连的接长钢管上,满足强节点弱构件、强连接弱构件的设计要求。

铸钢节点环形对接焊缝的疲劳计算

给出了采用热点应力法进行铸钢节点环形对接焊缝疲劳寿命估算的全过程.介绍了热点应力幅度的计算方法,即热点应力幅度的计算可根据名义应力和应力集中系数计算,也可采用有限元方法计算.给出了环形对接焊缝热点应力寿命曲线的表示方法和细节分类,列出了各种焊接细节的S—N(应力—寿命)曲线.介绍了线性Miner损伤累积准则.根据热点应力幅度、S—N曲线和线性Miner损伤累积准则,可对铸钢节点环形对接焊缝进行寿命估算.最后,以杭州湾跨海大桥海中平台观光塔铸钢节点为例,说明了波浪载荷下铸钢节点环形对接焊缝的疲劳寿命估算过程.

重庆袁家岗体育场网壳罩棚结构设计

重庆袁家岗体育场为重庆市重点工程,建筑造型新颖、美观,下部看台为钢筋混凝土结构,屋盖为网壳钢结构,建成后为目前亚洲最大跨度的钢网壳结构。网壳外形呈西瓜皮状,钢材为Q345B圆钢管,节点以焊接空心球为主,少量采用铸钢空心球及相贯节点。铸钢件采用德国DIN1782标准中的GS20Mn5制作。通过风洞试验确定屋盖风载体型系数及风振系数。

铸钢空心球管节点受压极限承载力数值分析

采用四节点轴对称固体单元对受压的铸钢空心球管节点进行了非线性数值分析,通过比较实验结果与数值分析结果确保数值分析的可靠性后,由数值分析结果得出了铸钢空心球管节点受压状态下的应力分布、塑性发展过程以及破坏机理．进而为铸钢空心球管节点构造的优化设计提出了依据和建议并确定了铸钢空心球管节点受压时为弹塑性压曲破坏．在分析铸钢球管节点相关参数对该节点受压极限承载力的影响的情况下,采用以最小二乘法为原理的线性回归模式对铸钢空心球管节点受压承载力公式进行了回归,得出了铸钢空心球管节点的受压承载力公式．

大跨度钢屋盖高空定点拼装、累积旋转滑移技术

本文根据结构特点和施工环境,采用技术先进、安全可靠、方便快捷的"高空定点拼装、累积旋转滑移"施工技术,完成了158m大跨度折面型空间网格钢屋盖结构的安装。采用此定点拼装、累积旋转滑移技术,顺利地完成了主体育馆钢屋盖钢结构安装,最大限度地减少了钢结构施工对其它专业施工的影响,在保证施工安全的前提下,节约了安全措施成本,更好地保证了施工质量,保证了合同节点工期。工程实施过程中从未发生过一起安全事故,工程一次交验合格。

重庆袁家岗体育中心体育场网壳铸钢节点设计

重庆袁家岗体育中心体育场网壳采用了七种形式的铸钢节点,设计过程中应用ANSYS和COSMOS系列软件对节点进行了空间三维实体有限元计算。线弹性及非线性分析结果表明,最不利工况下,部分节点局部区域的峰值应力有超过铸钢屈服极限的情况,但屈服区域范围小,同时最大应变值尚小。为验证计算分析结果,对两个受力较大的铸钢节点进行了足尺实体静力试验,采用分级加卸载制度获取各级荷载下各观测点应力应变值。两者的比较表明,试验结果与理论计算结果大致相同,最不利应力分布范围总体吻合。铸钢节点绝大部分区域处于线弹性状态,节点整体应力水平不高,表明铸钢节点设计合理。

内嵌向心关节轴承的装配式铸钢节点破坏机理及优化

为了研究内嵌向心关节轴承的装配式铸钢节点的受力性能,找出更为合理的构造,采用ANSYS对装配式铸钢节点及其内嵌向心轴承的受力情况进行了有限元分析,并对铸钢节点的复杂受力部分进行了优化设计。首先,通过在1.2倍受拉设计荷载作用下,铸钢件A和向心关节轴承内环表面上4个应变较大的点与足尺试验结果的对比,验证了有限元模型的正确性;然后采用有限元模型计算了向心关节轴承在1.7倍受压荷载设计值作用下内环的三维受力情况,分析了其破坏机理;最后,在保证质量与体积的比值最小且最大应力在控制范围内的目标下,对向心关节轴承中销轴和内环的尺寸参数进行了优化设计。研究结果表明,与试验只能测得铸钢件表面的应变相比,采用三维有限元分析能更加真实完整地反映向心关节轴承的应力应变情况,而优化分析可在保证结构可靠度的同时,进一步提高向心关节轴承材料的利用率。

某游泳馆树状结构两分叉铸钢节点静力性能及倒角半径影响研究

某游泳馆采用3D3S结构设计软件进行整体建模计算,通过此工程中应用树状结构两分叉铸钢节点,以其轴力、弯矩、轴力和弯矩共同作用三种工况下节点的应力为分析对象进行计算,分析节点应力分布特征及最大应力出现的位置;研究不同倒角半径对节点受力性能的影响,得到了圆角化处理可以避免节点产生应力集中、内力形式影响最大应力值与最大应力出现位置以及选取适当倒角半径可以显著地降低节点的应力集中等结论。

铸钢节点铸件复合铸造工艺研究

以铸钢节点铸件为实验研究对象,探讨了铸钢节点铸件的型芯设计,分析了铸钢节点铸件的浇注系统,并借助数值模拟的方法,对其复合铸造工艺流程进行了模拟,分析了各个时间点的凝固过程。凝固过程的实验结果表明,整个凝固过程中都没有出现缩松缩孔的现象。

深圳大运会篮球馆结构设计

对深圳市坪山体育馆的结构选型,受力特点及结构设计进行介绍。针对上述问题进行计算分析,包括:弦支穹顶体系整体受力性能和屈曲稳定性影响分析;荷载取值分析;施工全过程模拟计算分析;单体上部钢结构、单体下部混凝土结构初步分析基础上的整体结构总装分析;根据深圳本地气温统计资料,合理选取计算温差,分析温差效应对结构安全的影响;关键复杂节点实体有限元计算分析,确保其可靠安全。计算分析表明:1)弦支体系不仅有效地提高了屋盖结构刚度,还大大提高了单层网壳结构稳定性;2)大跨空间结构设计进行总装分析至关重要;3)大跨结构温差收缩效应影响存在,温差效应施工模拟计算十分必要;4)复杂空间结构的节点十分关键,应通过有限元分析,精心设计。

铸钢节点的构件疲劳强度验算方法

探讨运用无限寿命法和有限寿命法对铸钢节点进行构件疲劳强度验算的过程。目前铸钢节点最常用的铸钢材料为GS20Mn5V,而关于GS20Mn5V的疲劳强度数据还非常缺乏。为此提出一种建立铸钢构件S-N曲线的简化方法,并根据构件厚度对S-N曲线进行修正。最后以杭州湾跨海大桥海中平台观光塔铸钢节点为例,说明铸钢节点的构件疲劳寿命估算过程。

郑州东站大跨度铸钢节点空间网格结构跨层桁架施工技术

郑州东站西立面设计为大跨度铸钢节点网格结构跨层桁架,网格结构由六边形杆件及铸钢节点组成。采用MIDAS软件仿真计算确定跨层桁架安装及卸载方案,安装分成3层21个单元体及层间嵌补杆件自下而上吊装;卸载采用分层分级由上而下进行。采用三跨连续贝雷钢梁及梁上设置格构架组合支撑体系,解决了上部钢结构安装与下部地铁同步施工难题。跨层桁架施工精度满足设计要求,实现了"结构即建筑"的目标。

含铸钢节点钢结构的随机结构分析

利用等效弹性模量随机场来表征铸造缺陷的随机性,对含铸钢节点的钢管桁架结构进行概率有限元模拟,计算了结构整体性能对铸钢材料及钢梁钢管材料分散性的敏感度.然后,基于随机场局部平均理论,利用随机场网格描述铸钢节点缺陷概率分布随空间位置变化的特点,计算了结构整体性能指标对随机场离散后各随机变量的敏感度.最后,对随机场网格进行二次划分,得到能反映随机因素空间重要度的随机场网格,并大大减少了结构随机有限元计算的计算量.结果表明:含铸钢节点的钢结构的结构性能对铸钢材料弹性模量随机性的敏感度约为型钢钢管材料的3倍,铸钢材料的随机性是影响结构性能的重要因素;铸钢节点主管下侧受拉部位的材料对结构的刚度和稳定性影响较大,主管与支管相贯线部位的材料对结构强度影响较大,在跨尺度随机有限元分析中,相关区域在随机场网格细化和缺陷模型建立时应重点考虑.

黄金树节点的两种可选方案的比较

根据深圳文化中心黄金树结构的工程实际情况 ,对该复杂的大型的空间结构的两种可选节点方案 ,从受力特点、经济性能。

大跨度异型铸钢节点厚壁方管弦杆网架结构施工技术

某工程大厅采光天窗为钢网架结构,钢网架结构的投影面积为1312.2m 2,矢高为4.05m,最大异型铸钢节点0.8m×0.8m,网架结构的上下弦杆及腹杆采用焊接厚壁方钢管,节点采用异型铸钢节点。施工中通过对构件制作、基座就位、高空拼装、现场焊接等工序的精心组织、合理安排,取得了良好的社会经济效益。

建筑钢结构中铸钢节点焊缝超声波检测探讨

为解决钢铸节点焊缝超声波检测缺陷判定难的问题,结合实际工程中大型铸钢件与其他钢种焊缝超声波检测,基于两种不同材质超声波检测技术要求,比较分析了对缺陷判定的影响因素,总结了铸钢节点焊接质量的控制方法。

重庆江北国际机场新建航站楼铸钢节点有限元分析

重庆江北国际机场新建航站楼节点设计选用了部分大型铸钢件。本文对该航站楼主、次桁架和柱脚大型铸钢节点进行了有限元软件建模和分析,还模拟了带缺陷工作的铸钢节点的应力状态,并对这些节点的承载安全性做出肯定评价。

铸钢节点环形对接焊缝的疲劳寿命估算与细节设计

铸钢节点环形对接焊缝的疲劳问题是铸钢节点疲劳问题的关键,对节点的疲劳寿命起控制作用。为研究铸钢节点环形对接焊缝的疲劳寿命估算方法和细节设计,将热点应力法用在铸钢节点环形对接焊缝的疲劳寿命估算中,并研究节点精细有限元的建模、热点位置、热点应力寿命曲线的选取。以杭州湾跨海大桥海中平台观光塔铸钢节点为例,对环形对接焊缝设计了双边焊、带套筒的单边焊、带垫块的单边焊和不带垫块的单边焊4种焊缝细节,计算等幅波浪载荷下各种焊缝的疲劳寿命,并进行比较分析,可为工程中铸钢节点环形对接焊缝的疲劳强度计算和细节设计提供参考。