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管板节点承载力的有限元分析

发布于:2016-05-28 21:33
有限元分析

      钢管截面构件截面对称,具有回转半径较大、抗扭刚度较大、承载力高、端头封闭后抗腐蚀性能好等优点。以钢管为主要构件的管板节点不但具有钢管构件的优点,避免了相贯节点的复杂加工工艺,而且还具有良好的承载能力,因而得到了广泛的应用管板节点已成为钢结构的主要节点形式之一,图为管板节点在实际工程中的有限元分析
      国内目前对于F形管板节点的研究局限于对支管加载时节点的破坏问题,尚未见有完善的管板节点主管受力时的设计公式,这种情况下,通常参照相贯焊管节点并辅以一定的安全系数进行设计。对主、支管共同受力的管节点进行缩尺试验,建立了有限元分析的模型,提出了支管轴力和节点弯矩的计算方法,推导了主管轴力、支管轴力沿主管轴向分量与节点弯矩三者之间的无量纲相互影响关系式等采用有限元分析方法,对F形管管相连节点的应力分布进行了研究,对影响节点承载力的各参数进行分析,得到管管相连节点的计算式。上述研究主要集中于管管相连的相贯焊节点的试验与有限元分析,而对管板节点受力性能的试验研究和理论分析鲜见报道。
      对F形管板节点进行试验研究和有限元分析,研究主管直径、主管壁厚及节点板长度变化时节点承载力的变化规律,通过数值回归分析的方法,归纳F形管板节点的受弯承载力计算式,并对计算式的适用性进行验证分析。
      试验在结构实验室进行,加载设备采用液压式千斤顶和自平衡加载架。为了模拟在实际加载过程中节点受弯作用时的破坏形态,通过千斤顶对主管的底端施加水平荷载,分析节点区在受弯作用下的承载性能。
      当主管壁变形最大处的荷载-位移曲线出现下降段或变形量超过变形极限(主管直径) 时,可以认为达到了极限荷载。由于实际判断过程中对于曲线出现下降段的位置不易直观选取,因此本文以主管与节点板的连接部位最大变形达到主管直径的2倍作为极限承载状态。
      加载过程包括加力加载和位移加载2个阶段,具体加载步骤为:第1级加载10,荷载增量为3ZA,每级加载完成后静止,当加载至60时,在加载过程中出现位移突变的现象,此时开始采用位移控制,首次位移加载在原位移的基础上加载10,静止25后,再逐级加载,每级位移增量为5min,至试验检测的测点的应变不再变化止,加载结束。


                                                                                  专业从事机械产品设计│有限元分析│强度分析│结构优化│技术服务与解决方案
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