带贴板销轴耳板连接参数化分析及设计方法研究

由于销轴耳板连接力学性能良好,施工安装方便,是索节点常用的连接形式.工程中为了提高无贴板销轴耳板连接的极限承载力,常在耳板两侧焊接贴板.然而现阶段针对带贴板销轴耳板连接的研究相对较少,其极限承载力计算方法尚未明确.为探究带贴板销轴耳板连接的破坏形式和极限承载力影响因素,设计了20个销轴耳板连接试件,包括4个无贴板销轴耳板连接试件和16个带贴板的销轴耳板连接试件,并进行破坏性试验.采用有限元软件ABAQUS对其力学性能和破坏形式进行数值模拟,模拟得到的破坏形式、极限承载力与试验结果基本一致,验证了有限元方法的正确性.基于有限元模型对带贴板销轴耳板连接进行参数化分析,研究销孔直径、耳板端距、耳板边距等参数对销轴耳板连接极限承载力的影响.通过理论推导和线性拟合的方法得到了带贴板销轴耳板连接孔壁承压破坏、净截面拉断破坏、端部截面剪切破坏下的极限承载力计算公式.由于贴板通过焊缝与耳板连接,在焊缝的作用下与耳板协同承受荷载,因此必须保证焊缝的强度,通过理论推导得出了环形角焊缝极限承载力的计算公式,并与有限元模拟计算结果对比,结果较为接近.本文为实际工程中验算带贴板的销轴耳板连接的极限承载力提供了理论支持,可用于指导实际工作.

基于ANSYSWorkbench销轴连接耳板的精细化分析

销轴连接适用于铰接柱脚或拱脚以及拉索、拉杆短租的连接,是施工中的敏感受力部位。传统上销轴耳板采用钢结构设计相关规范中的经验公式进行计算,计算过程将耳板及其加劲板考虑为一个整体,未考虑耳板及加劲板的焊接,且无法考虑由于销轴和耳板孔径之间的尺寸偏差所引起的接触效应。为解决上述难题,本文以100t销轴连接耳板为例,采用有限元分析软件ANSYS Workbench软件,对销轴耳板进行实体单元建模,考虑板单元焊接,并针对不同孔径偏差的耳板进行接触应力计算,以达到精确分析的目标,并为工程上类似非标构件的精细化分析提供技术路线。 。

索结构中销轴耳板连接破坏形式及承载力研究

销轴耳板连接是索结构节点常用的连接形式,然而现阶段针对销轴耳板连接的破坏性试验研究相对较少,其破坏机理尚未明确。为探究销轴耳板连接的破坏形式和承载力,设计7个销孔直径为45 mm,端距与边距比值不同的足尺销轴耳板连接试件,并进行拉力破坏性试验。采用有限元软件ABAQUS对其受力性能进行数值模拟,模拟得到的破坏形式与承载力同试验结果基本一致,验证了有限元方法的正确性。基于有限元模型对销轴耳板连接进行参数化分析,研究销孔直径(93、136 mm)、耳板端距(0.5~4倍销孔直径)、耳板边距(0.5~1.5倍销孔直径)等参数对销轴耳板连接破坏形式和承载力的影响,结果表明耳板端距和边距是影响销轴耳板连接破坏形式和承载力的主要因素。通过理论推导和线性拟合的方法得到了孔壁承压破坏、净截面拉断破坏、端部截面剪切破坏下的承载力计算式。通过算例对比分析提出的设计方法与我国GB 50017—2017《钢结构设计标准》、欧洲BS EN 1993-1-8、美国AISC 360-10在相同设计荷载下设计销轴耳板连接时尺寸的差异,并对我国GB 50017—2017《钢结构设计标准》的改进和完善提出相关建议。

基于ANSYS Workbench销轴连接耳板的精细化安全分析

销轴连接适用于铰接柱脚或拱脚以及拉索、拉杆的连接,是施工中的敏感受力部位。传统上销轴耳板计算过程中,将耳板及其加劲板考虑为一个整体,未考虑耳板及加劲板的焊接,且无法考虑由于销轴和耳板孔径之间的尺寸偏差所引起的接触效应,导致实际安全系数降低。为解决上述难题,本文以100t销轴连接耳板为例,采用有限元分析软件ANSYS Workbench,对销轴耳板进行实体单元建模,考虑板单元焊接,并针对不同孔径偏差的耳板进行接触应力计算,以达到精确分析的目标,通过对耳板的力学指标进行分析和总结,为工程中吊装安全提供保障,并为工程上类似非标构件的精细化分析提供技术路线。

基于能力保护的新型拉压双向限位装置设计方法研究

为保护通航渡槽结构缝之间止水不被破坏,提出替代止水受力的新型拉压双向限位装置.此装置力学特征类似销轴耳板连接结构,此类结构有多重破坏模式的弱点.为克服此弱点,结合《钢结构设计标准》(GB 50017—2017)中销轴耳板连接结构设计方法,在该装置的静力设计中,基于能力保护的设计思想提出了以单一销轴弯曲破坏为该装置破坏模式的设计方法.基于实体有限元数值模拟,分析了加载过程中此装置整体与各部件的受力-变形曲线特点.结果表明:以外荷载-整体变形量曲线不出现塑性特征为依据,判定装置的静力承载力大于设计外荷载、设计方法偏于安全;通过销轴的外荷载-弯曲变形量曲线与限位装置的外荷载-整体变形量曲线显现的非线性特征相一致以及板的外荷载-整体变形量曲线在加载过程中基本保持线性状态,说明板是被保护构件、装置破坏模式为单一的销轴弯曲破坏.研究结果表明此设计方法现实可行.

API 4F规范双载荷路径条文的计算方法研究

分析了双销轴耳板连接的传力机理。结合API 4F规范的规定,提出了双销轴耳板连接的计算方法。针对某实际钻机井架结构,分别采用手工计算和数值计算方法,计算井架关键部位双载荷路径节点的位移、应力,对双销轴耳板连接进行了研究。结果分析表明,API 4F规范关于双载荷路径的有关条文不很严谨,并根据自己的研究结果,给出了双载荷路径连接节点的实用计算方法,并对规范有关条文提出了建议。对石油钻机井架的设计有一定的指导意义。