荷载效应下空间KX型圆钢管相贯节点极限承载力研究

应用双重非线性有限元对荷载效应影响下的KX型圆钢管相贯节点进行了广泛的数值分析,获得了荷载效应影响下节点的极限承载力与破坏模式。根据不同几何参数(βx、τx和Φi)对节点极限承载力的影响规律,总结出在同样的支腹杆轴力比下,支杆管径的变化对节点极限承载力的影响较大,而支杆壁厚τx与横向夹角Φi的变化对节点的极限承载力基本没有影响。工程设计中空间KX型节点的支腹杆管径不应相差过大,且在满足工艺要求的基础之上可选择相对较薄的支杆壁厚。

空间KK型圆钢管相贯节点极限承载力有限元模型研究

对影响空间KK型圆钢管相贯节点极限承载力的各种因素进行了数值研究 ,并将数值结果和现有的实验数据进行了对比。为建立准确可靠的有限元模型提供了理论依据 。

空间XK型圆钢管相贯节点极限承载力非线性有限元分析

应用材料非线性和几何非线性有限元法对空间XK型节点圆管相贯节点进行了数值计算,分析了节点在荷载作用下应力的发展、变化过程及节点变形,并将分析结果与相关试验结果进行了比较,在此基础上得出一些有价值的结论。

空间KX型相贯节点承载力分析

KX型相贯节点被广泛应用于空间结构中,但目前相关规范尚无其承载力计算方法。同时考虑几何非线性和材料非线性,利用有限元方法计算得到了不同几何参数和荷载参数的KX型节点极限承载力,建立了6组KX型节点K支管承载力和X支管承载力的相关曲线,进而通过分析发现了相关曲线存在的规律,并得到相关文献试验数据和数值分析数据的验证。最后,基于分析得到的规律提出了KX型相贯节点的极限承载力计算式。

不同加强措施下N型圆钢管相贯节点力学性能的试验比较

对承受支管轴力和主管轴力的N型圆钢管相贯节点(JD-A)、垫板加强节点(JD-B)、主管填充混凝土节点(JD-C)、主管填充混凝土和垫板加强节点(JD-D)试件进行了静力试验。综合比较了4种节点在破坏模式、受压支管轴力-主管管壁变形关系、主管管壁等效应力分布和极限承载力等方面的差异。试验结果表明:不同加强措施导致不同的节点破坏模式。研究结果显示,对主管填充混凝土能显著提高节点极限承载力,加垫板提高幅度不大,而当主管径向刚度已经很大时,加垫板可能反而降低节点的极限承载力。运用有限元分析对试验结果进行了验证,计算显示,有限元结果与试验结果吻合良好。

N型圆钢管相贯节点力学性能的试验研究

对承受支管轴力和主管轴力的N型圆钢管相贯节点、垫板加强节点、主管填充混凝土节点、主管填充混凝土和垫板加强节点试件进行了试验研究。综合比较了4种节点在破坏模式、受压支管荷载-主管管壁变形关系、主管管壁等效应力分布和极限承载力等方面的差异。试验结果表明,不同加强措施导致不同的节点破坏模式。填充混凝土能显著提高节点极限承载力,而加垫板提高幅度不大,但当主管径向刚度已经很大时,对主管加垫板可能反而降低节点的极限承载力。运用有限元方法对试验节点进行了非线性分析,得到了各试验节点的破坏模式、极限承载力、荷载-变形过程并与试验结果进行了比较。结果显示,二者吻合较好。

Y型圆钢管相贯节点轴向刚度计算模型

为获得Y型圆钢管相贯节点轴向刚度实用计算公式,基于环向模型和节点局部变形与轴向刚度的关系,建立了半圆拱模型,并导出了节点轴向刚度的理论公式;运用泰勒级数等数学手段,将理论公式中的复杂函数简化为能反映自变量间相互影响的指数函数与幂函数的乘积,并根据单参数分析结果忽略次要因素支主管壁厚比,获得了Y型节点刚度的简化计算式.研究结果表明:节点刚度与材料弹性模量、支主管平面内夹角正弦平方的倒数和主管直径成正比;支主管直径比和主管径厚比对节点刚度的影响较大;简化公式计算的刚度值与有限元计算结果和已有试验数据的相对误差基本小于8%.

空间KK型钢管相贯节点极限承载力有限元分析

考虑材料非线性和几何非线性 ,应用有限元法分析了空间KK型钢管相贯节点的应力和塑性区分布规律、节点变形等受力性能 ;揭示了影响管节点承载力主要参数以及这些参数与承载力的关系 ;提出了空间KK型钢管节点承载力稍低于平面K型的观点 ,为工程设计提供了有益的参考 .同时验证了用有限元模拟试验的可能性 .

N型圆钢管相贯节点滞回性能有限元数值分析

相贯节点是钢管结构常用的节点形式,为评价普通及外贴钢板加强的N型圆钢管相贯节点的抗震性能,采用8节点实体单元分别建立两种节点的有限元模型,设置接触单元模拟加强钢板与节点主管之间的接触作用,对两种节点的滞回性能进行了有限元数值分析,得到两种节点在往复荷载作用下的滞回曲线、骨架曲线及节点域应力分布.两种节点的滞回曲线均呈有一定宽度的梭形,滞回性能良好;根据节点骨架曲线,外贴钢板使相贯节点极限承载力提高了25%以上.数值分析结果与相应试验结果基本一致,验证了有限元方法在相贯节点滞回性能研究中的适用性和可靠性.

空间KX型圆管相贯节点承载力的有限元分析

空间KX型圆管相贯节点常出现在主次桁架相交或连接面外支撑的节点部位,是工程中常用的一种节点形式,但是我国《钢结构设计规范》中却没有相应的内容与之对应,这给设计工作带来了困难。本文运用ANSYS有限元程序,在考虑材料非线性和几何非线性的基础上,对空间KX型圆管相贯节点的极限承载力进行数值模拟,得到其应力的发展变化过程及节点的变形,并着重分析了截面尺寸(包括支管与主管直径比β、支管径厚比di/ti、主管径厚比d/t等参数)对极限承载力的影响。最后总结出该类节点极限承载力随上述各个参数变化的规律,供工程实践参考。

空间XK型钢管相贯节点极限承载力分析

通过考虑材料非线性和几何非线性,利用有限元方法对XK型空间钢管结构相贯节点的应力分布、塑性区的扩展过程以及节点变形等重要力学性能进行分析,研究了影响钢管节点承载力的主要参数以及这些参数与承载力之间的关系.在参考平面K型节点承载力计算公式以及一些参考资料基础上,考虑多杆件汇交和多轴受力的影响,提出该空间节点形式的承载力计算建议公式,为工程设计提供有益参考.

T型圆钢管相贯节点滞回性能研究

以拟静力试验为基础,分别对3个T型圆钢管相贯节点进行低周反复试验,主要研究T型圆钢管相贯节点平面内加载作用下的滞回性能、破坏模式、延性系数以及平面内弯曲刚度问题。通过观察3个试件的屈服和破坏现象,可知3个试件的破坏模式几乎相同,均为支管相贯线区域焊接热影响区的撕裂破坏,试验结果表明:试件破坏的位置在支管处,焊接应力对节点的承载力有一定的影响。同时绘制滞回曲线,对节点的滞回性能进行分析和比较,分析节点相贯线附近的复杂应力情况,得出该处应力分布很不均匀:关于试件平面近似呈对称分布。随后求出了试件的节点转角的延性系数:无论是正向还是反向,3个试件的转角延性系数是依次增大的,这与主管的几何尺寸增大呈相同趋势。

弦杆弯折T型圆钢管相贯节点抗弯性能分析

以重庆江北国际机场新航站楼钢屋盖为例,对弦杆为直杆和折杆两种类型的T型圆钢管相贯节点试验数据进行有限元分析.通过有限元计算校验表明,试件板壳有限元分析结果与实测值基本符合;参数分析表明,在一定几何参数条件下,T型节点的腹杆与弦杆倾角在40°时,达到平面内抗弯刚度的最大值;而倾角在20°时,达到平面内抗弯刚度的最小值,且小于弦杆为水平T型节点的平面内抗弯刚度.在平面内弯矩作用下,弦杆为折杆的T型圆钢管节点计算可以简化为刚接节点模型.

带肋圆管X型相贯节点静力性能研究

加劲肋可以提高钢管相贯节点的静力性能,然而目前国内外对带肋圆管X型相贯节点的研究较少,本文根据试验建立了带肋圆管X型相贯节点的有限元模型,并进行参数化分析,以研究加劲肋对节点静力性能的影响。研究发现加劲肋能够使节点相贯区域的应力分布更加均匀,从而节点区域的最大应力得到明显降低,可以有效提高节点的静力承载能力,并且加劲肋的方向、数量以及厚度的变化都会对节点的静力性能产生影响。同时,由于加劲肋的存在,主管管壁的变形受到限制,传统的以主管管壁变形来判定节点是否发生破坏的方式不再适用,因此本文提出了新的判定节点发生破坏的方式。

T型圆钢管相贯节点超低周疲劳断裂及极限承载力分析

根据试验建立了T型圆钢管相贯节点有限元模型,采用基于微观断裂机制的循环空穴扩张模型CVGM(cyclic void growth model)对T型圆钢管相贯节点进行韧性断裂预测,预测的断裂位置及断裂荷载与试验结果基本一致,验证了循环空穴扩张模型的准确性。结合基于CVGM的断裂扩展模型,编制VUMAT用户子程序,对T型圆钢管相贯节点的韧性断裂扩展进行了数值模拟,确定连接的最终失效模式为热影响区的撕裂破坏,该失效模式及其对应的极限承载力与试验结果相符。

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%。

南宁国际会展中心箱型空间相贯节点三角桁架制作技术

南宁国际会展中心结构形式为箱型空间相贯节点三角桁架,节点处相贯线下料复杂、隐蔽焊缝较多,组装顺序及焊接质量尤为重要,通过利用TAKELA配合CAD解决了制作中拼装顺序的难题,同时焊接质量也得到有效保证,大大缩短了该项目的制作工期。

N型圆钢管加强节点的试验研究与数值模拟

对承受支管轴力和主管轴力的N型圆钢管相贯节点(JD-A)、主管填充混凝土节点(JD-B)试件进行了极限承载力对比试验.综合比较了两种节点在破坏模式、受压支管轴力-主管管壁变形关系、主管管壁等效应力分布和极限承载力等方面的差异.研究结果表明,对主管填充混凝土能显著提高节点极限承载力.通过计算可知,试验极限承载力与有限元结果的比值在1.02左右,JD-A试件的试验结果与我国规范公式承载力计算结果的比值为1.04.

弦杆为折杆T型圆钢管节点抗弯刚度试验与有限元分析

以T型原钢管节点抗弯刚度试验研究为基础,对节点的非线性有限元建模方法进行了校验.揭示了影响节点抗弯刚度的主要参数以及这些参数与抗弯刚度的关系.建议改变传统的把节点简化为刚接或铰接的思想,在节点区域施加弹簧单元,这种方法应该更接近于实际节点的受力情况.

空间效应影响下KX型圆钢管相贯节点极限承载力研究

应用双重非线性有限元对空间效应影响下的KX型圆钢管相贯节点进行了广泛的数值分析,分别获得了几何效应和荷载效应影响下节点的破坏模式与极限承载力.不同支腹杆轴力比下引起空间KX节点发生弦杆管壁局部屈曲破坏模式的原因主要有三种,即轴力比较小为负、较大为负和轴力比为正时.根据不同几何参数下节点极限承载力的变化规律,对于几何尺寸相同的弦杆与腹杆,支杆截面越大,对节点域刚度的贡献作用就越大,节点极限承载力的提高幅度也越大;支腹杆轴力比一定时,支杆的管径越小,对节点的极限承载力越不利.工程设计中空间KX型节点的支腹杆截面尺寸不应相差过大.