新型钢结构法兰节点不同加强环板的数值模拟研究

设计制作了一种采用高强螺栓连接的新型法兰外环板式节点试件,在低周往复加载试验研究中,直角型加强环板转角处存在应力集中现象。以该试验为基础,通过大型有限元软件ABAQUS对试件进行数值模拟,将模拟与试验所得到的破坏机制、滞回曲线和骨架曲线的结果进行了对比验证,证明了ABAQUS模型的可靠性。为避免上述直角型加强环板中存在的应力集中现象,将模型中加强环板转角构造形式改为圆弧型,比较了不同形式下的节点破坏模式以及滞回曲线、骨架曲线、延性性能、耗能能力、刚度退化等抗震性能参数,结果表明:圆弧型转角形式能够较好地避免节点直角型加强环板转角处的应力集中且提升了抗震性能。数值模拟研究为该新型法兰外环板式节点的深入研究与工程应用提供了一定的理论基础。

钢管塔新型内外法兰节点试验研究与有限元分析

提出了一种适用于钢管塔的新型内外法兰节点连接形式,阐述了该法兰的特点,指出其内外圈螺栓拉力的确定是该法兰节点设计的关键。为考察这种内外法兰节点的受力性能、破坏模式及内外圈螺栓的拉力,以榕江大跨越塔为背景,进行了2个内外塔脚法兰节点的大尺寸缩尺模型静力试验。同时,对试验模型进行了有限元非线性数值分析。试验与有限元分析结果表明:这种法兰节点受力合理,可用于实际工程;榕江大跨越塔新型内外塔脚法兰节点是安全可靠的。最后,结合试验与有限元参数分析结果,建议实际工程中在进行内外法兰节点设计时,当内外圈螺栓规格相同时,其外内圈拉力比值可统一取1.0;当内外圈螺栓规格不同时,建议外内圈螺栓直径相差不宜超过2个级别,其拉力比值可取为1.1。

钢管杆塔新型内外法兰受弯性能试验研究及有限元分析

提出了一种适用于钢管杆塔的内外法兰连接型式,阐述了该法兰的特点,对节点的设计进行了系统分析,提出了节点螺栓拉力计算模型,指出确定计算螺栓拉力旋转轴的位置是整个新型法兰的研究重点。为考察新型内外法兰的受力性能、节点破坏模式、内外圈螺栓拉力及法兰螺栓群的受力分界线,以白花洞钢管杆工程为背景,进行了2个缩尺法兰模型的静力试验。同时,对试验模型进行了非线性有限元分析,试验结果与有限元分析结果吻合较好,分析结果均表明:这种法兰构造合理、安全可靠,可用于实际工程。最后,结合试验与有限元参数分析结果,给出了内外法兰受弯时的设计方法,建议计算螺栓拉力的旋转轴位置可取在距钢管中心0.7r处(r为钢管半径)。