十字形板-焊接空心球节点热点应力集中的有限元分析及试验研究

十字形板-焊接空心球节点作为网架结构设置悬挂吊车常见的吊点形式之一,其节点的热点应力集中程度直接关系到其疲劳性能。基于ANSYS有限元分析和节点静力试验,重点针对该类节点中热点位置和应力状态进行分析;采用多因素分析法对以5种因素匹配而成的21个节点模型进行模拟。静力试验和有限元分析结果表明:节点板肋端部焊缝焊趾球面处为最不利位置,即节点热点;节点热点处径向应力远大于环向应力,两者相差1.5~3.3倍;焊接空心球直径、十字形板厚与节点热点应力正线性相关,其余3种因素与其热点应力负线性相关;基于上述5种因素,初步建立了该类节点热点应力集中系数的计算式。

十字板+圆钢管-焊接空心球节点静力性能理论及试验研究

十字板+圆钢管-焊接空心球节点(简称"板+管-球"节点)作为网架结构设置悬挂吊车常见的吊点形式之一,其应力分布直接关系到节点的静力性能和疲劳性能。基于ABAQUS有限元分析软件针对8种不同规格的"板+管-球"节点进行数值模拟,得到该类节点的应力分布规律和热点应力集中系数;选取代表性节点(BGQ4节点)进行静力试验,同时采用直观分析法探讨9种因素对节点热点应力集中系数的影响,得出其相关的应力集中系数计算公式。研究结果表明:理论分析和试验研究对应的节点应力分布规律基本吻合;十字板和焊接空心球相贯部位板肋自由端焊缝球面焊趾处为最不利位置,即热点所在;热点应力集中系数影响因素中球壁厚、球外径、十字板宽、十字板厚为主要因素,其中空心球壁厚对应力集中的影响最为显著,其余5种因素为次要因素。