支管轴力作用下T形圆管节点热点应力分布研究

对支管轴力作用下的T形圆管相贯节点焊缝处热点应力分布开展研究,并提出了其应力分布曲线方程。利用径向拉伸法建立了T形圆钢管相贯节点的有限元网格模型,对焊趾处热点应力分布的计算结果进行了可靠性分析,并将三种不同密度网格模型的应力分析结果与试验结果对比表明基本网格密度满足计算精度要求。分析了T形圆钢管相贯节点在支管轴力作用下的热点应力沿相贯线的分布规律,考查了四个无量纲几何参数对应力分布曲线形状的影响,在此基础上拟合并确定了基于三角正弦函数的曲线修订公式。经与UCL公式和试验数据的对比统计分析,表明该曲线修订公式具有更高的精度。

支管轴力和弯矩联合作用下T形圆钢管相贯节点热点应力分析与计算

支管荷载形式对节点的应力集中系数影响很大,利用ANSYS有限元程序模拟了T形圆钢管相贯节点在三种基本荷载(支管轴力、平面内弯矩以及平面外弯矩)单独作用下的热点应力分布曲线以及应力集中系数,分析结果与试验结果、文献公式计算结果进行了对比,结果吻合良好,表明该模型较为精确地模拟了T形节点的应力分布。进而利用该模型研究了T形圆钢管相贯节点在基本荷载及其不同联合荷载作用时的热点应力分布情况,获得了最大热点应力及其分布位置,分析同时考虑了无量纲几何参数对最大热点应力的影响。在API规范公式的基础上,提出了计算最大热点应力的修正公式,按修正计算式计算得到的值与有限元分析结果吻合良好,且具有较好的适用性。

十字形与T形圆钢管节点平面内受弯抗震性能对比

规范认为T形和十字形圆钢管节点的平面内抗弯承载力相同,但两类节点的受力特性不同。为了全面对比T形节点和十字形节点的平面内受弯性能,进行了6个节点(4个十字形和2个T形)平面内往复弯矩加载试验,并进行了受力机理分析和有限元分析,其中十字形节点进行了两侧支管同向受弯、反向受弯两种加载模式。结果表明:所有节点均为节点域主管管壁延性撕裂破坏,表现出较好的抗震性能;增加支主管直径比β能明显提高节点的抗弯承载力、延性、耗能能力;T形节点的抗弯承载力高于十字形节点,但延性不如十字形节点,T形节点的耗能能力介于十字形节点在两种加载模式下的耗能能力之间;对比反向受弯加载,同向受弯加载对β较小(接近及小于0.7)十字形节点的性能(耗能、延性和承载力)不利,但对β较大(接近及大于0.9)十字形节点的性能有利。

平面外弯矩作用下T形圆管节点热点应力分布

确定钢管相贯节点热点应力沿相贯焊缝的分布情况是计算热点应力极值的基础.对平面外弯矩作用下的T形圆管相贯节点焊缝处热点应力分布开展研究,并提出了其应力分布曲线方程.利用径向拉伸法建立了T形圆钢管相贯节点的有限元网格模型,对焊趾处热点应力分布的计算结果进行了可靠性分析,并将三种不同密度网格模型的应力分析结果进行对比.结果表明,基本网格密度可满足计算精度要求.利用经试验验证的有限元模型分析了T形圆钢管相贯节点在平面外弯矩作用下的热点应力沿相贯线的分布规律,考查了四个无量纲几何参数对应力分布曲线形状的影响,在此基础上拟合并确定了基于三角正弦函数的曲线修订公式.经与UCL公式和试验数据对比分析,表明本文公式具有更高的精度.