焊接空心球节点网架结构疲劳寿命分析方法研究

吊车荷载、风荷载等动荷载易引起网架结构振动,在网架节点处产生复杂的应力状态,从而导致网架节点的疲劳破坏,进而导致网架整体破坏。本研究针对焊接空心球节点网架结构的疲劳,对当前的研究方法概况进行分析,并探讨焊接空心球网架结构疲劳寿命的研究方法。对焊接空心球网架疲劳问题的研究表明,恰当的疲劳寿命评估方法对网架进行疲劳寿命的评估结果是可信的。

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。

带插板的焊接空心球支座节点的力学性能分析

以合肥南方水泥熟料库为背景,提出了一种新型的带插板焊接空心球支座节点,并通过有限元分析软件对支座节点进行数值分析,确定新型支座节点的力学特性和关键设计控制参数。结果表明,增加插板宽、高能有效提高支座节点的承载力、刚度;在一定范围内增加插板厚度可以提高支座节点的承载力、刚度,当插板厚度比焊接空心球壁厚2mm-4mm时,再增加插板厚度,对支座节点的承载力、刚度影响不大;增加钢管与插板的连接长度对支座节点的承载力、刚度影响不大。

网架结构超大直径焊接空心球节点的工作性态研究

对超大直径焊接空心球节点（≥５００）进行了系统理论分析及试验研究。以弹塑性分析为基础，运用非线性有限元方法，揭示了超大直径焊接空心球节点表面的应力应变及位移的分布规律；按冲剪模型理论建立了超大直径焊接空心球节点在受拉时的承载力计算公式；基于能量法原理建立了受压球节点承载能力的理论表达式，得到了其极限载荷的上限理论解。同时本文还对６组超大直径焊接空心球受压节点进行了试验研究，对试验结果进行了二元回归分析，得到了节点各因素与其极限承载力的函数关系式，与理论结果进行了比较，二者符合较好。

网架结构超大直径焊接空心球受拉节点的极限承载力

在分析超大直径焊接空心球受拉节点破坏机理的基础上,提出了一种新的计算大直径球节点承载力的计算准则:即全截面屈服准则,并运用Von—Mises强度理论对模型进行了分析,导出了大直径球节点承载力的新的表达式,公式的计算结果与按冲剪模型理论计算的结果及《JGJ7—91》进行了比较,其一致性较好,弥补了《JGJ7—91》在这方面的不足。

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。

高原高寒地区四角锥螺栓球节点网架安装施工技术研究

正放四角锥网架结构是一种整体刚度和经济指标优异的空间杆系结构,通过按规律布置杆件,和螺栓球节点连接,形成网格状形式,能最大限度增加建筑空间跨度。在高原高寒地区,基础建设相对薄弱,常常伴随着低温、大温差和强风等不利环境因素,对大跨度结构的施工造成不利影响。因此,文章从起步阶段、高空散拼阶段和屋面板铺设阶段着手,对高原高寒地带四角锥螺栓球节点钢结构施工技术进行研究。

空间网格结构焊接空心球节点刚度研究综述

焊接空心球作为空间网格中最常用的节点形式之一,自20世纪中期出现以来被广泛用于体育场馆、博览会展和工业设施等各类建筑中的空间网格结构.国内外学者针对焊接空心球节点从理论推导、数值模拟、模型试验和工程实践等方面开展了大量的研究并取得了丰富的成果.本文在概述焊接空心球构造形式和承载力等方面研究成果的基础上,首先对焊接空心球的节点刚度研究方法、影响因素和刚度计算公式等方面的成果进行系统总结,对比分析了不同的刚度计算公式,进而对考虑节点刚度影响的空间网格结构力学性能的研究成果进行了分析,总结了节点刚度对不同结构性能的影响规律,最后提出了目前焊接空心球节点刚度研究存在的有待进一步完善之处.

网架焊接空心球节点受压承载力的有限元分析

本文采用８结点４０自由度剪切厚壳单元对网架焊接空心球受压节点进行了弹塑性分析．通过对各种尺寸的节点不同加载方式的计算，分析了球面的塑性区分布、应变及位移的分布和变化规律，以及球体和钢管的尺寸、加劲肋与否、加载方式等因素对球体承载力的影响．通过对１５０多种不同情况的节点计算结果的回归分析，得出了更为合理的受压球体承载力计算公式．

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。

网架结构空心球节点的有限元研究

本文用国外著名程序 SAP6对焊接空心球节点进行有限元计算和分析,着重研究钢管与球交界处的应力分布。对50余种不同几何尺寸的节点进行了计算,其结果均表明:球节点上的最大应力为径向应力,发生在钢管与球交界附近,此处存在着高度应力集中现象,应力集中的程度随球径、管径、球厚和管厚的相对尺寸呈有规律变化。并绘制了它们的变化规律曲线,为全面分析研究球节点各部分的应力和变形情况及建立更合理的计算公式提供了计算数据。

基于红外热像的网架焊接空心球节点疲劳试验研究

焊接空心球网架结构被广泛使用在带悬挂吊车的工业厂房中。悬挂吊车带来的往复交变荷载会造成网架焊接节点的疲劳破坏。在焊接空心球节点的疲劳试验过程中,借助红外热像仪记录试件表面的温度,得到了试件表面的温升分布,温升高区位于钢管与焊接球的焊接连接球面焊趾处,此区域对应节点最后的疲劳破坏位置。在疲劳试验过程中,焊趾处的温升高区位置几乎不变,当疲劳裂纹穿透球壁厚时,温升高区的位置发生变化。试验表明:红外热像仪可以实时记录焊接空心球节点试件在疲劳试验过程中表面的温度,通过分析温升高区在没有可见裂纹的情况下就可预测疲劳破坏发生的位置,温升高区位置的变化对应裂纹贯穿球壁时节点试件的疲劳寿命。

不增加总自由度数的考虑焊接空心球节点影响的单层网壳结构几何非线性有限元分析

本文基于焊接空心球节点单层网壳结构的构造特点，给出了一种不增加总自由度数的考虑焊接空心球节点影响的单层网壳结构几何非线性有限元分析方法。与普通的单层网壳结构几何非线性空间梁单元法相比，该方法在每一荷载增量步中增加了焊接空心球节点对结构受力影响的近似计算过程。该过程包括球节点上不平衡力的计算、分配及修正位移增量计算，而修正位移增量计算采用的是本增量步的切线刚度矩阵，因此实际增加的计算量并不大。

网架结构的螺栓球焊接球混合节点

网架结构的螺栓球焊接球混合节点韦灼彬张士彬霍利民（海军后勤学院３００４５０）（天津开发区天达网架公司３００４５７）焊接空心球节点和螺栓球节点是目前我国应用最为普遍的两种网架节点形式。这两种节点形式以其各自的优越性受到了广大工程技术人员的青睐，尤其是螺...

空间网架焊接空心球节点球管间的连接

本文从安全性和经济性角度出发,对空间网架焊接空心球节点的三种球管连接焊缝(包括本文首次提出的贴角焊缝)型式在工程中的应用条件,进行了研讨。

单轴拉力作用下网架焊接空心球节点构造细节对疲劳破坏的影响分析

为揭示焊接空心球节点疲劳破坏机理,基于ANSYS有限元软件,建立应力集中系数Kt关于α=d/D,β=t/T的计算公式。结果表明:应力集中系数随空心球直径(D)和钢管壁厚(t)呈递增趋势;随钢管直径(d)和空心球壁厚(T)呈递减趋势。应力集中系数随着α的增大而减小,随着β的增大而增大。疲劳裂纹产生于焊缝熔合区的应力集中处,即为疲劳破坏的起始位置。应力集中是焊接空心球节点疲劳强度低的主要原因。

焊接空心球节点钢管焊趾处应力集中试验研究与有限元分析

采用试验和有限元的方法研究了焊接空心球连接节点中钢管焊趾处的应力集中特性。研究表明:焊接空心球连接节点的钢管焊趾处的垂直焊缝应力、环向应力和径向应力均为拉应力,其中垂直应力最大,环向应力约为垂直应力的1/2,径向应力最小。钢管焊趾处的热点应力随空心球外径和钢管壁厚的增大而增大,随空心球壁厚、钢管外径和焊脚尺寸的增大而减小。建立焊接空心球节点钢管焊趾处的热点应力集中系数求解公式,为建立以热点应力幅为参量的焊接空心球节点钢管焊趾处的疲劳设计方法奠定基础。

冷缠防腐技术在洗煤厂螺栓球节点网架钢结构上的应用

不连沟洗煤厂螺栓球节点网架钢结构原有涂层防腐失效后急需一种满足现场施工使用要求的防腐材料来提供新的防腐蚀保护。冷缠防腐技术以其表面处理要求低、可在潮湿环境下施工,同时具备阻燃特性等特点,完美的契合了煤矿洗选系统的要求,在提供长效防腐保护的同时也为生产的连续性、安全性带来了保障。

基于盲孔法的焊接空心球节点网架中无缝钢管表面残余应力的测试研究

基于盲孔法对同种规格的三个焊接空心球节点无缝钢管表面残余应力进行了试验测量,根据Kirsch理论解计算了本次试验选取的应变片的应变释放系数。依据Scara-Mangas经验公式对计算得到的球面径向、环向残余应力进行塑性修正,最终得出钢管焊趾附近以及远离焊趾表面残余应力分布图。探讨了钢管焊趾附近以及远离焊趾表面残余应力对工程领域中节点强度、疲劳的影响。