空间管节点应力集中分析

在各种形式的管结构中,管节点的设计是一个非常重要的研究课题.直接焊接管节点是目前广泛应用的一种管节点形式,它是由几个主支管交汇而成的三维空间薄壁结构,其应力分布十分复杂.基于此,本文采用有限元软件ANSYS,选取常用三种典型直接焊接管节点进行有限元分析,研究了主支管管径比和主支管夹角两个参数对节点构件应力集中系数的影响.

圆管与工字钢混合空间管节点非线性承载分析

以圆钢管为主管而以工字钢为支管的结构是一种新颖的钢管结构 ,其节点受力非常复杂 ,为了便于设计计算 ,有必要深入研究其承载性能。在应用非线性有限元法对圆管与工字钢混合空间管节点的承载性能进行分析时 ,采用四边形等参壳元来构造管节点的几何和材料非线性有限元模型 ,采用自动步长增量法来进行迭代计算 ,其中 ,有限元求解是通过 ADINA软件来完成的。通过分析大量算例 ,并对所得结果进行回归 ,得到了管节点在轴心受力和平面外受弯两种荷载条件下的极限承载力公式。最终结果对管节点的理论分析及工程实践均有指导作用 ,并且在新加坡 MEGA展览中心工程中得到了应用 。

变电构架空间管节点受力性能分析

为考虑钢管节点的空间效应和影响,采用ABAQUS软件建立三维空间模型,分析K型、KT型空间管节点的承载力、连接板应力分布及变形等指标,考察减小连接板厚度后节点的受力性能。结果表明:在设计荷载作用下节点没有明显变化,基本处于弹性状态;减小连接板厚度后,个别试件局部进入塑性,但分布面积较小,区域不连通,试件整体受力稳定。表明采用优化后的连接板厚度亦可满足工程设计要求,安全经济。

节点焊缝缺陷引起的空间圆管桁架的失效模式分析

空间圆钢管桁架结构造型新颖,节点构造简洁。实际工程中,个别管节点存在漏焊、焊瘤、裂纹等施工质量缺陷,结合具体实例主要分析节点焊缝缺陷引起的空间圆管桁架的失效模式,并提出相应的构造预防处理措施,从而确保圆钢管空间桁架结构的安全可靠性。

空间钢管混凝土管节点有限元分析

钢管混凝土桁架式拱桥多采用主支管直接相贯焊接的空间节点构造型式.管节点连接处应力集中使节点成为整个结构的薄弱环节.基于此,本文采用有限元软件ANSYS,利用圣维楠原理对四管桁架拱桥中的三种典型节点进行了局部受力分析,分别考虑了主管与支管夹角、主支管管径比和主支管管壁厚比三个参数对节点构件应力的影响.

空间钢管混凝土节点与空钢管节点应力集中分析

钢管结构具有承载力高、塑性和韧性好、制作和施工方便、经济性好等优点一直备受青睐.近年来钢管混凝土结构在桥梁工程中得到广泛应用,无论是空钢管节点还是钢管混凝土节点,管节点的设计成为一个非常重要的研究课题.直接焊接管节点是目前广泛应用的一种管节点形式,它是由几个主支管交汇而成的三维空间薄壁结构,其应力分布十分复杂.基于此,采用有限元软件ANSYS,选取常用三种典型节点形式,分析主支管管径比和主支管夹角两个参数对两类节点构件应力集中系数的影响.

构架空间多支管节点试验研究与力学分析

文章通过试验和有限元方法对风帆式变电构架新型空间多支管节点的力学性能进行了研究。首先通过节点足尺模型静力加载试验,对加载过程中节点的应力分布及发展趋势进行了研究;然后,运用ABAQUS有限元软件对节点进行三维建模,根据节点试验的边界条件对节点进行数值模拟,并将节点的有限元计算结果和试验结果进行比较分析。结果表明,节点在1.5倍控制工况加载过程中满足工程设计的强度和刚度要求,且存在足够的安全储备。风帆式变电构架节点作为一种新型空间多支管节点,设计合理,力学性能优越,可作为新型变电站构架的设计参考。

空间X+双KK型圆钢管焊接节点静力性能试验研究

对空间X+双KK型圆钢管节点的静力性能进行了加载的试验研究。介绍了节点试验方案,考察了节点的破坏性状及其承载力,检验节点构造措施是否合理,验证了实际结构节点分析建立的有限元模型的适用性以及应力分布特点和计算结果的正确性。X+双KK试件在设计荷载作用下各腹杆及节点区工作性能良好,各杆件均处于弹性阶段。加载至设计荷载2.0倍时,节点区受拉腹杆处测点首先进入屈服,加载至3.15倍设计荷载时,控制腹杆全截面屈服,节点区弦杆测点应力水平较小。随后,其它腹杆也进入屈服,节点区进入塑性且变形发展到弹性变形3倍以上时仍未发生断裂。指出在实际结构中,为得到与试验节点相似的承载力水平,焊接节点的腹杆与弦杆的相贯焊缝质量应加强监控。节点的有限元分析结果与实测结果最大误差为16.5%。

方管圆管混合空间钢管节点承载性能的非线性分析

以圆管为弦管,方管(包括矩形管)为支管的混合空间钢管节点,构造新颖,受力复杂,其承载力设计和计算是工程师所关注和急需解决的问题。本文采用非线性有限元方法,选用四节点等参壳元,应用自动步长增量法求解方管圆管混合空间管节点轴向受力或平面外受弯的极限承载力。程序系统在移植ADINA程序的基础上,开发了可进行T型、X型、K型和TT型管节点有限元网格剖分的前处理程序CTUBE,并编写了AutoCADADS/RX应用程序显示管节点模型受荷后的变形和应力分布。本文通过大量算例分析,回归出相关承载力计算公式,供设计人员参考。

变电站钢管塔架多支管空间节点受力性能研究

以青海佑宁750k V变电站塔架的复杂节点为背景,对两类空间多支管梁、柱节点进行了静力加载试验和非线性有限元分析。试验中采用足尺模型,试验装置为具有足够刚度的自平衡框架,制作梁、柱节点试件各2个,采用主动与被动加载相结合的试验加载方案。试验得到了节点的破坏模式、荷载-位移曲线、荷载-应变曲线及受力特性。在此基础上,建立了复杂节点的非线性有限元模型,并对节点的承载性能进行了分析。结果表明:主管部分属于节点的薄弱部位,两类节点都发生了主管凹曲变形破坏,且未出现支管和焊缝的破坏;另外,梁节点两试件出现了支管插板及其加劲板的受压弯曲破坏;加载至设计荷载值时,两类节点所有测点基本处于线弹性工作状态,且节点承载力富余较大,表明节点设计较安全。参数分析表明,主管径厚比γ对节点承载力影响显著,支主管直径比β_2及厚度比τ_2对节点承载力具有一定影响;梁节点中,γ较小时,β_7对节点承载力影响较大;β_4、τ_4、β_5节点板与主管厚度比τ_J及插板与主管厚度比τ_c对各自节点承载力基本无影响。

主方支圆空间KT形管节点空间效应和极限承载力研究

以矩形钢管为弦杆、圆管为支杆的混合空间钢管结构因形式新颖、相贯线切割简单而在大跨空间结构中逐渐得以应用,但因支杆的几何效应和荷载效应,导致混合型钢管空间相贯节点承载力计算比较复杂。采用非线性有限元方法,应用自动步长增量法研究了主方支圆空间KT节点的空间几何效应和荷载效应。理论分析表明:相比杆件的几何效应,荷载效应对节点极限承载力的影响更为明显,T形支杆上较大的轴力将使K形支管处极限承载力显著下降。通过对空间KT形节点极限承载力的分析,绘制平面K形、T形节点和空间KT形节点承载力相关曲线,并提出计算公式供设计人员参考。

上海旗忠网球中心屋盖支座圆管节点强度研究

以上海旗忠网球中心可开闭屋盖支座节点为工程背景,探讨了由7根支管和1根主管焊接而成的复杂空间多支管节点静力强度。首先进行了两个1∶3的缩尺模型节点静力对比试验,一个节点的主管中不设置加劲板,另一个节点在主管内设置了环向加劲板。试验研究了节点的破坏模式、应力分布、塑性发展、承载能力,观察了加劲板对节点性能的影响。其次,应用有限元方法对两个所试验的模型节点受力性能进行了数值分析,将计算结果与试验结果作了比较,表明有限元数值分析有效可靠。最后,讨论了增强复杂管节点强度的措施,进行了环向加劲板构造参数的有限元分析。研究表明主管径大壁薄、多支管的空间圆管节点在支管有拉有压的情况下很容易发生主管屈服破坏,设计时建议在主管内布置环向加劲板来保证节点刚度和强度,须根据支管轴力大小、拉压性质、支管与主管相交位置等因素来精心设计加劲板的位置和数量。加劲板的厚度不宜小于主管的壁厚,加劲板中心开孔的直径不宜大于0.5倍的主管直径。