上平焊接球节点受压极限承载力的有限元分析

上平焊接球节点是一种新型的空间结构用节点型式,综合了焊接球和鼓形节点的优点。节点刚度不对称,现行规范中未有相应的承载力计算公式。通过足尺节点试验结果与节点有限元模拟结果对比,验证了有限元模型参数设置的有效性和合理性。研究了焊接球直径、加劲肋数量、高度、加载管径和球壁厚度5个因素对节点受压极限承载力的影响,分析了不同因素作用下普通焊接球节点与上平焊接球节点极限承载力的比值关系,为该类节点的设计提供了参考。

焊接球节点网架结构的大面积分区混合施工模拟分析

某钢结构工业厂房屋盖采用焊接球节点正放四角锥钢网架结构形式,结构面积大,杆件数量多,现场焊接作业量大。施工中开发和应用了组合单元吊装及液压同步提升安装的混合施工技术。对施工全过程进行了仿真模拟分析,验证了该安装技术的可行性,为网架的顺利施工提供了理论依据。该施工技术可大幅减少现场高空焊接作业量,有效缩短工期,保证施工质量,可应用于类似钢结构网架的安装。

施工质量对焊接球节点网架结构可靠性影响的有限元分析

针对焊接球节点网架结构施工中存在的缺陷,提出用刚度退化法仿真施工质量对焊接球节点网架结构可靠性的影响.对网架节点部位采用弹性模量退化法仿真施工过程中存在的质量缺陷,并在考虑施工质量缺陷的基础上,基于蒙特卡罗法运用APDL(ANSYS Parametric Design Lan-guage)编制命令流.以结构竖向最大位移作为工程可靠性能的主要指标,对某网架进行可靠性数值分析.计算结果证明施工工艺质量对结构可靠性有较大影响.该方法能帮助工程设计部门在复杂网架的可靠性计算方面考虑施工工艺质量的影响.

矩形钢管焊接球节点的有限元分析与试验研究

为了解轴力、弯矩及两者共同作用下矩形钢管焊接空心球节点的受力性能与承载能力,进行了有限元分析和试验研究.采用理想弹塑性应力-应变关系、Von-Mises屈服准则,建立了基于几何非线性的有限元模型,对承受轴力、弯矩及它们共同作用的矩形钢管焊接球节点进行了大量的有限元参数分析.对4个典型足尺节点进行了试验研究,直观了解节点的受力性能和破坏机理,并验证了有限元模型的可靠性.研究表明,轴力和弯矩共同作用的焊接球节点的轴力-弯矩相关关系与节点的几何参数无关,极大地简化节点承载力的计算方法.

加劲肋对焊接球节点力学性能影响的数值分析

网架(网壳)结构中,采用加劲肋来提高节点的极限承载力是一种有效的方法。在4组12个焊接球节点的轴心受力试验基础上,采用ABAQUS有限元分析软件,同时考虑几何非线性和材料非线性的影响,利用弧长法对球节点进行模拟分析,并与试验结果进行对比来验证模型的合理性。进而研究轴向荷载作用下,空心球节点在不同的加劲肋数量和方向下的力学性能,总结了加劲肋对球节点的拉压极限承载力和变形的影响,并对现行规范中关于焊接球节点的承载力计算公式提出了修改建议,具有一定的参考价值。

焊接球节点的承载力试验研究

为了对游泳跳水馆网架结构焊接球节点承载安全性做出评价,本文对结构关键节点进行了试验研究。通过对节点的试验研究和分析,得到了加载过程中节点的变形值与荷载的关系,并对该类节点的安全性和富余度进行评价,为该类复杂节点的设计提供了参考。最后,比较分析了我国现行各种规范计算值、设计内力和试验值之间的关系,对规范推荐的承载力计算公式进行了建议。

焊接球节点刚度对网架内力和挠度的影响

在焊接球节点网架分析过程中考虑了焊接球节点的轴力刚度和弯曲刚度 ,采用结构通用程序SAP5对焊接球节点进行了有限元分析和计算。通过对结果的回归分析 ,给出了以球径D、壁厚δ等为参数的轴力柔度系数f和弯曲刚度ke 的通式。对网架构件不仅考虑其轴向受压或受拉 ,还考虑其受弯和受扭 ,利用以Timoshenko为代表的传统梁柱理论和具有端部弹簧的非线性梁柱单元作为网架杆件的分析模型 ,导出了改进的局部坐标系下的杆件单元刚度矩阵 。

某火车站钢屋盖焊接球节点静力试验研究

为对某火车站钢屋盖结构焊接球节点承载能力做出评价,选取6个WS450×14焊接球节点进行了单轴拉、压静力加载试验研究,得到了加载过程中节点多个部位的应变值,获取了节点破坏模式,并对该类节点的安全性和富余度进行评价,最后,比较分析了我国现行规范设计公式计算结果和试验值之间的关系,为该类节点的设计提供了参考。

焊接球节点钢管桁架结构加固技术的应用

通过具体工程实例,介绍了焊接球节点钢管桁架锈蚀后的检测方法,提出了加固方案及安全施工技术措施,总结了加固施工的创新点及产生的经济效益与社会效益,可供类似工程参考借鉴。

某礼堂焊接球节点网架检测及可靠性鉴定

对某礼堂屋面体系的焊接球节点网架结构锈蚀损伤及结构变形现状进行了检测,并进行了网架结构杆件承载力验算,最后根据检测结果对网架结构可靠性进行了鉴定,提出了明确的鉴定结论,可供同类工程鉴定参考。

单板焊接空心球节点受拉承载性能研究

单板焊接空心球节点常用做弦支穹顶上部结构连接拉杆或拉索的节点,单板主要承受拉力并传递至焊接空心球,为了满足工程设计的要求,需对其受拉承载性能进行研究.通过试验,研究了不同参数的单板焊接空心球节点轴拉状态下的受力性能和破坏机理,建立有限元模型并进行验证,该模型能较好地反映单板焊接空心球节点轴拉性能,通过有限元模型参数化分析揭示了节点尺寸、加劲肋、单板尺寸等参数对其力学性能的影响规律,并提出单板焊接空心球轴拉承载力计算公式.研究结果表明:单板焊接空心球在轴拉作用下为应力集中导致的剪切强度破坏,破坏发生在单板端部与空心球连接处,表现为焊接空心球被撕裂;有限元应力云图得出破坏时沿着单板平面内拉力方向的剪应力起主要作用;单板焊接空心球节点的受拉承载力随单板宽度及空心球壁厚的增大而明显增大,空心球直径的增大会使承载力略有降低,单板的厚度增加使节点承载力略有提高,单板的高度对节点承载力的影响较小,空心球内设置加劲肋能使承载力提高至少20%;基于参数化提出的单板焊接空心球节点的受拉承载力计算公式能简便地计算出单板焊接空心球节点的承载力,相对误差在±15%以内,满足工程设计误差要求.研究工作可为今后外接单板的焊接空心球节点分析设计提供参考.

双耳板焊接空心球节点轴拉力学性能研究

目的探究双耳板焊接空心球节点的受拉力学特性,揭示破坏机理并探讨影响其承载力的主要因素。方法针对8个双耳板焊接空心球节点进行轴心受拉极限承载力试验,并采用ABAQUS有限元分析软件对节点进行参数化数值分析,重点讨论节点几何尺寸对其承载力的影响。结果在轴向拉力作用下,双耳板焊接空心球节点破坏形式分为空心球开裂破坏,耳板与空心球连接处焊缝失效,且个别试件出现球面局部起皮;空心球与耳板连接端部处应力集中明显,随着荷载增大,在空心球与耳板连接处沿径向逐步进入屈服阶段。结论节点轴拉极限承载力,与空心球直径、耳板宽度与球外径比、耳板厚度与球壁厚度比呈正相关,与空心球径厚比呈负相关,且上述影响因素中空心球壁厚与耳板厚度比对承载力影响相对较小。

空间网架结构焊接球节点风致多轴高周疲劳分析

在风荷载作用下的空间网架结构焊接球节点的疲劳为多轴高周疲劳,为保证结构风致安全,需对其进行风致多轴高周疲劳分析。首先进行焊接件单、多轴高周疲劳试验,获得焊材的基于双参数临界面法的多轴高周疲劳损伤寿命模型;再基于风洞试验数据,对网架结构进行风致响应分析,并采用子结构分析法,建立所分析焊接节点的精细化有限元模型,获得各焊接节点危险点的应力时程和等效应力时程;然后采用雨流计数法获得各个循环的起点和终点,在每个循环中确定原始应力时程并采用搜索方法确定临界面;最后基于焊材多轴高周疲劳损伤寿命模型,根据Miner线性损伤累积准则得到所有循环的累积疲劳损伤值,在此基础上预测出节点发生疲劳损伤的起始寿命。以武汉游泳馆屋顶网架结构为工程背景,对其不同位置节点进行了风致疲劳分析。结果表明:迎风面、背风面和中间节点的疲劳损伤起始寿命都远小于结构的使用寿命。说明焊接节点在结构使用年限内会发生风致疲劳损伤,应当引起工程界的关注和重视。

冲压成型过程对焊接空心球节点力学性能影响研究

焊接空心球节点在制作和焊接过程中,会引起壁厚减薄率和焊接残余应力等初始缺陷,从而导致节点的力学性能的明显变化。采用有限元数值模拟方法,研究了焊接空心球节点制作和焊接过程中,壁厚减薄率和焊接残余应力的形成机理,研究了其对焊接空心球节点极限承载力的影响规律,发现壁厚减薄率和焊接残余应力对节点力学性能有较为显著的影响,建议在今后设计时适当考虑。

基于三维数字图像相关法的焊接空心球节点的力学性能试验研究

为了克服传统接触式测量难以获取完整位移及应变场的分布与发展的弊端,探索了采用三维数字图像相关法(3D-DIC)跟踪焊接空心球节点位移和应变的分布与发展的可行性与可靠性。使用三维数字图像相关法观测一个焊接空心球受压损伤节点和一个焊接空心球受拉损伤节点的轴心抗压试验的压缩过程,获得两个试件在试验过程中的位移场与应变场,揭示了焊接空心球节点的受力特点和失效机理,并将观测的位移场和应变场与宏观试验现象进行了比较。试验表明:三维数字图像相关法可以测量加载过程中焊接空心球节点的位移场和应变场的变化规律,并且与宏观试验现象吻合较好。由此证明了三维数字图像相关法可应用于大型焊接球节点的力学性能试验研究的可靠性。

钢管贯通焊接球节点的有限元分析

网架(壳)结构中,当杆件的轴力较大、焊接空心球节点承载力不能满足设计要求时,采用钢管贯通焊接球来提高节点的承载力是目前最有效的措施之一。本文采用ANSYS有限元程序,弹塑性应力—应变关系和Von-Mises屈服准则,同时考虑几何非线性的影响,对钢管贯通焊接球节点的极限承载力进行了较为详细的计算分析。本文首先对六组空心球节点进行计算,并与试验结果进行对比来验证本文模型的正确性,进而研究钢管贯通焊接球在单向受力、平面受力和空间受力状态下节点的破坏模式和极限承载力,并比较了不同球壁厚钢管贯通焊接球节点的承载力。本文的分析结果对实际工程设计具有一定的指导意义。

具有加劲肋的焊接球节点刚度分析(英文)

空间网壳结构的节点是半刚性的,节点刚度对大跨度网壳结构的稳定承载能力有着重要的影响.按节点完全刚接或完全铰接计算会过高或过低地评价结构的稳定承载能力.而具有加劲肋的焊接球节点被广泛应用在大跨度空间网壳结构中.本文采用有限元软件ANSYS对具有各种不同形式加劲肋的焊接球节点轴向刚度和弯曲刚度进行了分析,并与无肋焊接球节点进行了比较.通过回归分析,得出了具有各种不同形式加劲肋的焊接球节点轴向刚度和弯曲刚度的实用计算公式.本文为考虑节点刚度的大跨度网壳结构稳定分析提供了理论基础,并得出了可应用于实际工程的结论.

轴力和弯矩共同作用下焊接空心球节点承载力研究与实用计算方法

国家游泳中心“水立方”多面体空间刚架结构中 ,杆件除承受轴力外 ,还承受相当大的弯矩 ,但目前规范对焊接空心球节点在轴力和弯矩共同作用下的设计方法尚属空白。本文采用理想弹塑性应力 应变关系和Von Mises屈服准则、同时考虑几何非线性的影响 ,建立了焊接空心球节点的有限元分析模型 ,对承受轴力、弯矩及两者共同作用的空心球节点进行了大量的非线性有限元分析。通过典型节点的试验研究 ,直观了解节点的受力性能和破坏机理 ,并验证了有限元模型的正确性。文中还推导了基于冲切面剪应力破坏模型的节点承载力的简化理论解。最后 ,综合简化理论解、有限元分析和试验研究的结果 ,提出了轴力和弯矩共同作用下的节点承载力实用计算方法 ,可供实际工程设计采用 。

矩形钢管焊接空心球节点承载能力的简化理论解与实用计算方法研究

国家游泳中心“水立方”的新型多面体空间刚架结构采用配合矩形钢管、且承受轴力与弯矩共同作用的焊接空心球节点,目前规范对该类节点的设计方法尚属空白。在有限元分析和试验研究的基础上,进一步研究轴力、弯矩及两者共同作用下矩形钢管焊接空心球节点的承载能力及设计方法。首先推导基于冲切面剪应力破坏模型的节点承载力简化理论解,从而得到节点承载力计算公式的基本形式。在此基础上,利用有限元分析和试验结果,建立了轴力、单向弯矩以及两者共同作用下节点承载力的实用计算公式。对双向任意弯矩作用的情况,提出了基于线性插值的简化计算方法。成果可供实际工程设计采用,也可供相关规程修订时参考。

超1m直径加劲焊接空心球节点的抗拉极限承载力研究

跨越输电钢管塔中采用了直径超过1m的加肋焊接空心球节点,其承载力计算不满足规范适用条件。论文在具有不同设计参数球节点的有限元建模基础上,进行了节点抗拉有限元分析计算。通过分析破坏模式,讨论了加劲肋在球节点抗拉承载力中的贡献,获得了能反映加劲肋尺寸参数贡献的球节点抗拉承载力计算经验公式。并将经验公式和规范、试验、有限元计算结果进行了比较,表明经验公式可以有效地捕捉这类节点的抗拉极限承载力。