基于等效结构应力法的铸钢分叉节点环形对接焊缝的疲劳分析

为了掌握铸钢分叉节点与构件连接时焊缝的疲劳性能,利用等效结构应力法对铸钢分叉节点的环形对接焊缝进行了疲劳分析。通过等效结构应力场和缺口应力场确定网格不敏感结构应力,并综合考虑裂纹扩展、缺口应力和疲劳寿命等影响因素,实现等效结构应力的转化,再结合疲劳设计主S-N曲线对焊缝的疲劳寿命进行计算;在ABAQUS静力分析的基础上,利用基于等效结构应力法原理而开发的有限元分析软件FE-SAFE/VERITY,对铸钢分叉节点环形对接焊缝的疲劳寿命进行了分析。研究结果表明:铸钢分叉节点主管端部的环形对接焊缝最危险处的循环次数为105.711;等效结构应力法具有网格不敏感性,利用等效结构应力法能够较好地预测铸钢分叉节点环形对接焊缝的疲劳寿命。

铸钢分叉节点基于分管破坏模式的承载性能研究

为理解树状柱结构中的铸钢分叉节点单支分管受压时的受力性能,对1个典型的铸钢三分叉节点进行了单支分管受压的数值模拟分析,分析了节点的最大应力及其分布位置,总结了节点单支分管破坏的典型模式,进而提出了基于分管破坏的节点承载力计算公式。研究结果表明,单支分管受压时节点的破坏是在受压分管一侧沿主分管交汇处发生局部屈曲破坏,基于分管破坏模式的承载力计算公式可为单支分管受荷载较大的铸钢分叉节点的设计提供参考。

中国尊大厦巨型柱分叉节点性能研究

中国尊大厦采用多腔钢管混凝土巨型柱,在7层一分为二,形成分叉节点。该分叉节点承担的荷载巨大,且转换桁架与巨型斜撑均在此交汇,构件连接关系复杂,振动台试验亦表明该节点为结构的薄弱部位。通过有限元分析及1∶12缩尺试验对该分叉节点从构造与受力性能等方面进行专门的研究。该节点采取了分腔板和面板等主要竖向受力板贯通,设置了竖向加劲肋和水平隔板,以及在各腔体内布置了钢筋芯柱等构造措施。验证了该节点在中震弹性与大震不屈服抗震性能目标下的可靠性。

偏心受压作用下铸钢分叉节点受力性能试验研究

为了了解树状柱结构中的铸钢分叉节点在轴力和弯矩共同作用下的受力性能,对一个典型的铸钢三分叉节点进行了足尺模型偏心受压试验,试验在1 000t微机控制电液伺服压力试验机上进行,对铸钢三分叉节点主管进行偏心加载,偏心距200mm,分析了节点的位移变化和应力分布特征。采用Solid Works软件建立与试验节点相对应的分析模型,然后导入ANSYS软件对该节点进行有限元计算,将其计算结果与试验结果进行对比。进而提出了基于主管破坏的节点承载力计算公式。研究结果表明,试验结果、有限元计算结果及承载力计算公式计算的结果三者吻合较好,节点在受压侧与受拉侧的应力水平差异明显,弯矩作用影响显著。

钢管结构树形柱分叉节点承载力非线性分析

结合某大跨度钢管结构树形管柱分叉节点,从受力、工艺和经济性出发,研究了局部与整体混尺度条件下的节点极限承载力。在非线性牛顿-拉普森方法中引入微动力阻尼系数抑制次生动力,考虑了无加强、内加劲、主管局部加厚与支管和主管局部加厚4种模式,分析节点显式破坏模式。研究表明,加强节点可有效改变节点的破坏模式,提高节点承载力。综合而言,在实际工程中,树形柱分叉节点采用局部加厚更为适用。

铸钢分叉节点基于ANSYS Workbench的疲劳性能研究

为理解树状柱结构中的铸钢分叉节点在循环交变荷载作用下的疲劳性能,以ANSYS Workbench为基础,对一典型铸钢三分叉节点进行了在循环交变荷载作用下的疲劳分析.首先,采用控制变量法,逐一改变节点的几何参数,计算了节点在交变荷载作用下的疲劳寿命,然后分析了节点的疲劳性能,并讨论了不同的几何参数对铸钢分叉节点的疲劳寿命的影响规律.研究结果表明:交变荷载对铸钢分叉节点的受力性能有显著影响;节点的各个几何参数中θ、γ、β、R_1、R_2对节点的疲劳寿命影响较大;节点的主分管汇交核心区域处所能承受的循环荷载次数最少、安全性最低,是整个节点的最薄弱环节.

随州南站新型分叉节点受力性能试验研究

随州南站的树状结构采用一种新型非铸钢的分叉节点。此类分叉节点外形不规则、受力复杂。为研究此新型分叉节点在最不利设计工况下的受力性能,并验证其安全性和合理性,对节点进行有限元分析和足尺试验研究。节点模型的试验值与有限元分析结果吻合良好,表明此节点有限元模型能真实模拟节点模型的边界条件和受力状态。试验结果表明:足尺节点能够满足设计承载力要求;在1.3倍设计荷载作用下,节点主肢角部出现塑性发展区。根据分析结果对分叉节点设计进行改进,提高节点的安全冗余度。该新型分叉节点具有较高的安全储备。

轴力作用下铸钢三分叉节点承载力与实用计算公式研究

针对树状仿生结构中的铸钢三分叉节点,研究了轴力作用下节点极限承载力和实用计算公式.利用三维造型软件SolidWorks建立铸钢分叉节点的模型,导入有限元软件ANSYS,采用理想弹塑性应力-应变关系和vonMises屈服准则,同时考虑几何非线性的影响,对承受轴力作用的节点进行了大量的非线性有限元分析.然后进行了一个典型的三分叉节点的足尺模型试验,并把试验结果和有限元分析结果进行对比分析.最后,提出了轴力作用下铸钢三分叉节点承载力的实用计算公式.研究结果表明,有限元计算结果和试验结果基本一致,所提出的计算公式可供相关工程和规范编制参考.

三分叉节点的建模和3D打印制造一体化研究

具有光滑过渡的复杂分叉节点的建模和3D打印是该类节点实现先进设计和智能制造的关键,本文用SolidWorks的特征造型功能实现了具有光滑过渡外型的节点的建模,然后分别利用3D打印技术的FDM和SLM工艺将其打印成型.研究结果表明:基于SolidWorks和3D打印的建模制造一体化技术可以有效解决复杂节点采用传统的铸造工艺难以生产的问题,实现节点设计制造的智能化.

巨型钢管混凝土分叉柱节点压弯性能试验研究

为了解决构造措施对巨型钢管混凝土分叉柱节点承载力影响程度的问题,以在建工程北京"中国尊"为工程背景,进行了2个不同构造的分叉柱节点偏心受压重复荷载试验,研究了其受压破坏特征、承载力、侧向抗弯刚度、侧向变形及应变规律.结果表明:试件的破坏形态以弯曲破坏为主,破坏位置与分叉柱节点刚度分布有关,且侧向变形主要发生在侧向位移较大的柱肢部分;在钢管屈服之前,柱肢异形截面符合平截面假定,钢材屈服以后基本符合平截面假定;在忽略横向构造措施承载力贡献的情况下,仅考虑钢管的约束效应计算承载力与实测值相差较大,说明受压区钢管及横隔板的组合约束效应更强.

树状柱结构空间四分叉铸钢节点受力性能分析

结合一加油站工程,用ANSYS有限元分析方法分析树状柱结构空间四分叉铸钢节点在轴力、弯矩分别作用及弯矩和轴力共同作用三种情况下不同分支施力时的最大应力及其分布情况,讨论了内外壁倒角半径及不同主管长度对节点受力性能的影响.结果表明:在三种受力情况下,不同分支施力时,节点内部最大应力均远小于铸钢材料的屈服应力,说明该种节点有很大的安全储备;受力情况相同但选取的施力分支不同,会影响最大应力值及其出现位置,但影响程度不同;节点在轴力及轴力和弯矩共同作用时,采用适当的内外倒角半径,可显著降低节点最大应力;在轴力及轴力和弯矩共同作用时主管长度对节点最大应力的影响不显著.

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。

树状柱结构空间三分叉铸钢节点静力性能分析

某展览厅工程,运用ANSYS有限元分析方法分析树状柱结构空间三分叉铸钢节点在轴力、弯矩分别作用及弯矩和轴力共同作用三种情况下不同分管受力时的最大应力及其分布情况,并分析主分管之间倒角半径变化、分管之间内外壁倒角半径变化对节点受力性能的影响,结果表明在三种受力情况下,不同分管受力时,节点最大应力均远小于铸钢材料的屈服强度,说明该种节点有很大的安全储备。

不同加强方式对树状结构空间四分叉铸钢节点抗弯极限承载力的影响

采用ANSYS有限元软件分析树状结构空间四分叉铸钢节点在弯矩作用下,节点内部四分管相交部位设置水平加劲板、节点核心区主分管局部内部加厚、节点核心区主分管局部外部加厚3种不同加强方式对节点抗弯极限承载力的影响。结果表明:在3种不同加强方式下,合理的加强设计均能显著提高节点抗弯极限承载力;节点内部四分管相交部位设置水平加劲板,为提高节点抗弯极限承载力,当加劲板厚度不同时,应在不同部位设置水平加劲板;节点核心区主分管局部内部加厚和外部加厚,在相同加劲尺寸下,节点的抗弯极限承载力相差不超过4%;节点核心区主管局部内部加厚到主管壁厚的1.57倍,分管局部内部加厚到分管壁厚的1.67倍,主管内部加厚长度等于主管直径的0.80倍,分管内部加厚长度为分管直径的1.75倍时,节点抗弯极限承载力显著提高。

树状结构四分叉铸钢节点受力性能分析

结合某实际结构工程,对四分叉铸钢节点进行有限元分析。首先建立考虑管径、壁厚、倒角半径、分叉角度等因素影响的计算模型,然后应用ABAQUS计算节点在轴力、弯矩、剪力复合作用下的复杂应力、变形分布以及应力集中现象,分析节点应力分布特征及最大应力出现的位置,计算节点的承载能力以及安全储备,并对不同工况下节点受力性能进行对比分析,确定影响节点失效的主要因素。研究结果表明:工程中使用的节点在应力、变形、承载力等方面基本一致,极限荷载约为设计荷载的32倍,具有较大的安全储备;弯矩对节点最大应力值的影响显著,并且影响节点最大应力出现的位置。在实际应用中,尽量使节点受力以轴力为主,以提高结构可靠性。

基于随机森林算法的水利工程征迁移民经济补偿模型

为了提高征迁移民经济补偿阶段补偿量的计算精度,提出基于随机森林算法的水利工程征迁移民经济补偿模型。从有形损失和无形损失的角度分析了水利工程征迁移民损失,划分了三级构成结构。在经济补偿模型构建阶段,将损失构成结构作为随机森林算法的分叉节点,结合不同类型的损失补偿单价与损失量构建模型。在测试结果中,模型输出的人均经济补偿量与实际值的误差较低,表明所构建的模型具有一定实际应用价值。

四分叉铸钢节点的衍生式智能设计研究

铸钢节点普遍采用基于经验的传统设计方法,越来越难以满足工程实践和智能制造时代发展的需求。利用衍生式设计方法对某实际工程四分叉铸钢节点的合理构型进行了智能设计研究。详细阐述了衍生式设计的基本方法及数学模型,采用衍生式设计智能生成了若干个四分叉铸钢节点,根据受力性能和成本的评估指标选取了代表性衍生节点,并将代表性衍生节点同初始设计节点、拓扑优化节点和焊接空心球节点进行受力性能的对比分析。为验证衍生式设计结果的可制造性,采用3D打印技术制造出代表性衍生节点的缩尺模型。研究结果表明:利用衍生式设计方法自动生成的四分叉铸钢节点形态具有多样性和创新性;衍生节点模型与其他类型节点相比具有更轻的质量和更佳的受力性能,最大可使节点的质量较初始设计节点减轻3.18%,最大等效应力降低24.78%及最大位移减少37.36%。

杭州萧山国际机场T4航站楼钢结构屋盖制造关键技术

以杭州萧山国际机场三期新建T4航站楼钢结构屋盖制造为例,深入剖析了屋盖分叉节点、桁架弦杆节点、屋面焊接空心球网架等钢结构制造特点与难点,并对钢结构屋盖制造的关键技术进行了详细说明。通过这些关键技术的应用,保证了本工程钢结构屋盖制造的顺利进行,这些技术对其他类似钢结构工程具有一定参考价值。

树状结构三分叉铸钢节点有限元分析

结合某实际结构工程,对三分叉铸钢节点进行有限元分析。首先设计并应用SOLIDWORKS建立考虑管径、壁厚、倒角半径、分叉角度等因素影响的计算模型,然后应用ANSYS计算轴力和弯矩共同作用下节点的应力状态,分析节点应力分布特征及最大应力出现的位置,并对影响节点受力性能及破坏模式的参数进行分析。研究结果表明:弯矩对节点最大应力的影响显著;三分叉铸钢节点主要存在主管轴向屈服、主分管交界处局部屈曲、分管撕裂破坏等3种破坏模式,节点受轴力作用且管壁相对较厚的情况下,发生主管轴向屈服破坏;节点受轴力作用、支管直径相对较大而管壁较薄的情况下,发生主分管交界处局部屈曲破坏;节点弯矩作用较大的情况下发生分管撕裂破坏。

树状结构空间四分叉铸钢节点抗弯极限承载力分析

用ANSYS有限元分析方法分析了树状结构空间四分叉铸钢节点在弯矩作用下的塑性区扩展过程及几何因素对抗弯极限承载力的影响,并在此基础上拟合出该类节点的抗弯极限承载力公式.结果表明:在弯矩作用下,节点首先在相邻分管相交界限处进入塑性,此后分管受拉较大一侧靠近节点核心区的部位进入塑性,两处塑性区随荷载增大而扩展,最终相互连接,节点核心区屈服,达到承载力极限;主分管之间夹角对节点抗弯极限承载力的影响不大,但主管径厚比对节点抗弯极限承载力的影响较大;节点承载力随分管与主管壁厚比的增大呈近乎线性增大;节点抗弯极限承载力随分管与主管外径比的增大而增大;承载力随主分管倒角半径的增大而增大,随分管外壁倒角半径的增大而增大,随分管内壁倒角半径的增大而先增大后减小.