直接焊接KT型搭接方管节点破坏类型的有限元分析

利用ANSYS程序对KT型搭接方管节点的破坏类型进行了有限元分析,主要分析了支杆与弦杆边长比、弦杆宽厚比、支杆与弦杆厚度比对节点破坏类型的影响。分析得出节点主要发生4种类型的破坏:受拉支杆一侧弦杆上表面局部屈曲破坏;弦杆上表面塑性破坏;受拉支杆强度破坏;弦杆弯曲破坏。弦杆无轴压作用时,弦杆宽厚比、支杆与弦杆厚度比越小节点越易于发生第3类破坏,支杆与弦杆边长比为大值或小值时发生第3类破坏的节点均多于支杆与弦杆边长比为中间值的情况。弦杆有轴压作用时,随弦杆宽厚比、支杆与弦杆厚度比增大,节点由较多发生第3类破坏过渡到第2类破坏,最后到第1类破坏。随着支杆与弦杆边长比增大,发生第1类破坏的增多,支杆与弦杆边长比为0.8的部分节点发生了第4类破坏。

空间KT型圆管搭接节点静力性能研究(Ⅰ)——试验、数值模拟及参数分析

以上海旗忠网球中心为工程背景,对平面内外均搭接的空间KT型圆管节点(空间KT-Ov型节点)的静力性能进行静力单调加载的试验研究和有限元非线性分析。介绍节点试验方案,分析搭接节点的受力性能,并以试验结果为依据,建立满足精度要求并通过试验校准的空间KT-Ov型节点数值分析模型;在此基础上进行几何无量纲参数和荷载参数的非线性有限元分析,考查无量纲参数对节点极限承载力的影响。结果表明,由于空间节点单T平面内腹杆的存在,用平面K型节点承载力公式来预测空间KT-Ov型节点承载力是不合适的,将有较大误差。参数分析表明,ζt对空间KT-Ov型节点承载力是有影响的;腹杆轴力比n TK对节点极限承载力的影响是独立的,不受节点几何参数变化的影响;|n TK|≤0.2时,进行节点承载力分析可忽略单T平面内腹杆所受轴力影响;无论单T平面内腹杆受压还是受拉,均会导致节点极限承载力的降低,在单T平面内腹杆不受力(即n TK=0)时,空间KT-Ov型节点极限承载力有最大值。

空间KT型圆管搭接节点静力性能研究Ⅱ——承载力回归公式

在有限元模拟和参数分析的基础上,分别定义了空间调整系数和腹杆轴力比影响系数来考虑空间参数和各腹杆轴力相对变化对平面内外均搭接的空间KT型圆管相贯节点(空间KT-Ov型节点)极限承载力的影响,并进行了回归和校验,证明两个系数函数关系式均正确反映几何参数和荷载参数变化的影响,从而得到一个形式较为简单的空间KT-Ov型节点极限承载力计算公式;在此基础上,进一步提出承载力设计值建议公式Ⅰ和建议公式Ⅱ,经与试验数据和有限元数据的比较和统计分析,表明所提出的两个建议公式均具有较高精度和稳定性,可以较为安全可靠地用于空间KT-Ov型圆管节点的承载力设计。

KT型相贯节点极限承载力非线性有限元分析

对KT型圆钢管空间相贯节点的极限承载力进行了非线性有限元分析,揭示了KT型相贯节点的受力性能.结果表明:随着支杆与弦杆直径比、腹杆与弦杆直径比、支杆与弦杆厚度比、腹杆与弦杆厚度比和弦杆径厚比的变化,节点发生弦杆局部屈曲模式和腹杆轴向屈曲破坏2种破坏模式;支杆弦杆直径比和支杆弦杆厚度比的变化对节点极限承载力没有显著影响;与规范中平面K型相贯节点计算结果的比值在0.75左右.

KT型相贯节点承载力有限元及设计方法分析

对KT型圆钢管空间相贯节点的极限承载力进行非线性有限元分析,揭示KT型相贯节点的受力性能。结果表明:在支杆轴力大小不同的情况下,随着支杆与弦杆直径比β1、腹杆与弦杆直径比β2、支杆与弦杆厚度比τ1、腹杆与弦杆厚度比τ2和弦杆径厚比γ的变化,节点发生弦杆局部屈曲模式、腹杆轴向屈曲破坏和支杆强度破坏3种破坏模式;有焊缝的加强作用,节点承载力有所提高;分析支杆与腹杆轴力不同比值情况下的节点承载力,提出KT型节点承载力简化设计公式。

矩形钢管桁架KT型加强节点有限元对比分析

结合工程实例,利用有限元方法,从破坏模式、塑性发展状况、极限承载力等方面,对内加劲加强节点和未加劲节点进行对比分析,结果表明内加劲加强方式能够明显提高节点的承载力和刚度,满足实际工程需要。

内加劲肋对大尺寸KT型相贯节点抗震性能影响的数值模拟分析

相贯节点是钢管结构常用的节点形式,为评价不同加劲方式对大尺寸KT型相贯节点抗震性能的影响,使用有限元软件Ansys建立实体单元模型,分别对不设内部加劲肋、设置两个内部加劲肋、设置四个内部加劲肋情况下的相贯方钢管节点的滞回性能进行了有限元数值模拟分析,得到其在低周往复荷载作用下的滞回曲线及骨架曲线.通过比较各曲线异同,得出在竖腹杆下端设置加劲肋,节点的抗震性能最好.

支杆与腹杆轴力比值对KT型圆钢管相贯节点承载力的影响

对KT型圆钢管空间相贯节点的极限承载力进行非线性有限元分析，揭示支杆与腹杆轴力不同比值情况下的节点承载力，提出KT型节点承载力简化计算公式。

平面KT型圆钢管搭接节点有限元参数分析与承载力公式研究

采用有限元软件,通过合理选用边界条件、加载方式、单元形状与类型、材料以及其几何非线性模型等建立有限元模型,以文献[1]试验结果为基础,验证了模型的可靠性.参数化分析结果表明:被搭接支管受压时,其隐蔽部分是否焊接对节点承载力影响不大;被搭接支管受拉时,隐蔽部分是否焊接对节点承载力有较大影响.几何参数β(支管主管直径比)、γ(主管径厚比)对平面KT型圆钢管搭接节点承载力有显著影响,且β、γ的值对节点承载力也相互影响.γ较小时,τ对节点承载力有显著影响,γ较大时,τ对节点承载力影响不大.搭接率Ov对节点承载力影响不显著.利用多元线性回归分析技术,对有限元参数化分析结果进行回归分析,得到平面KT型圆钢管搭接节点承载力参数公式.最后,从适用性、安全性、连续性等方面验证了参数公式的可靠性.

平面KT型圆钢管搭接节点静力性能的试验研究

通过对3个平面KT型圆钢管搭接节点的静力单调加载试验,考察节点中内隐蔽部分焊接与否、腹杆搭接顺序等对KT型搭接节点的受力性能和破坏模式的影响,并最终考察其节点承载力。试验结果表明,平面KT型圆钢管搭接节点的受力性能、破坏模式均与间隙节点有所不同;隐蔽部分未焊接较隐蔽部分焊接的节点承载力有一定降低;受压斜腹杆作为贯通腹杆较直腹杆作为贯通腹杆的承载力略有降低。

平面KT型圆钢管搭接节点有限元参数分析与承载力计算

以平面KT型圆钢管搭接节点的试验数据为基础,从节点破坏模式、变形过程和承载力等方面对节点的非线性有限元建模方法进行校验。研究揭示了贯通直腹杆受压搭接节点的破坏过程和塑性区扩展情况,重点考察了贯通直腹杆受压且内隐蔽部分焊接的搭接节点几何参数和内隐蔽部分焊接与否对节点承载力的影响。有限元参数分析结果表明:腹、弦杆直径比和弦杆径厚比的变化对搭接节点的承载力影响较大,而腹、弦杆壁厚比和搭接率影响较小;内隐蔽部分未焊接明显降低贯通直腹杆受压的搭接节点承载力;KT型圆钢管搭接节点承载力均大于相应的KT型和N型零间隙节点承载力。最后,在N型零间隙节点承载力计算公式的基础上,应用多元线性回归方法拟合出平面KT型圆钢管搭接节点的承载力计算式;该计算式与试验结果吻合良好,且具有较好的连续性和适用性。