適用于自由曲面網(wǎng)格結(jié)構(gòu)新型裝配式節(jié)點(diǎn)的試驗(yàn)與分析研究.pdf

1、在自由曲面網(wǎng)格結(jié)構(gòu)中，對(duì)節(jié)點(diǎn)形式的要求除了有足夠的強(qiáng)度和剛度，還要能夠適應(yīng)自由曲面網(wǎng)格復(fù)雜的定位與多變的空間幾何關(guān)系。本文根據(jù)自由曲面網(wǎng)格結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，提出了一種適應(yīng)自由曲面網(wǎng)格結(jié)構(gòu)的新型裝配式節(jié)點(diǎn)形式。
　　 通過借鑒幾何造型學(xué)和計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的已有進(jìn)展，本文討論了利用現(xiàn)有計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)軟件對(duì)自由曲面進(jìn)行各向同性三角形網(wǎng)格劃分優(yōu)化的方法。本文總結(jié)了空間解析幾何中點(diǎn)、線、面的相互關(guān)系，使用MATLAB編制處理自由曲面網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)幾何信息

2、的程序，為使用常規(guī)計(jì)算分析軟件對(duì)自由曲面網(wǎng)格結(jié)構(gòu)建立計(jì)算模型提供準(zhǔn)確的定位信息。
　　 新型裝配式節(jié)點(diǎn)能夠很好的適應(yīng)自由曲面結(jié)構(gòu)中桿件匯交時(shí)復(fù)雜的空間關(guān)系，節(jié)點(diǎn)部分的焊接作業(yè)可全部在工廠完成，現(xiàn)場(chǎng)只有螺栓安裝，在保證節(jié)點(diǎn)強(qiáng)度和可靠度的同時(shí)，降低了勞動(dòng)強(qiáng)度，提高了施工效率。按照“強(qiáng)節(jié)點(diǎn)、弱構(gòu)件”的節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)理念，提出了“節(jié)點(diǎn)的彎矩承載力大于桿件最大彎矩承載力，節(jié)點(diǎn)抗剪承載力與桿件等強(qiáng)”的設(shè)計(jì)原則，并依此對(duì)試驗(yàn)節(jié)點(diǎn)試件進(jìn)行初步設(shè)計(jì)。<

3、br>　　 為了直觀了解新型節(jié)點(diǎn)在荷載作用下的受力性能、承載力與破壞機(jī)理，本文使用了自由曲面網(wǎng)格結(jié)構(gòu)的一個(gè)典型狀態(tài)制作節(jié)點(diǎn)試件進(jìn)行足尺試件。新型裝配式節(jié)點(diǎn)在實(shí)際加工制作中可以通過切割、焊接等基礎(chǔ)加工工藝完成，說明不使用精密機(jī)械加工也可以實(shí)現(xiàn)適用于自由曲面網(wǎng)格結(jié)構(gòu)復(fù)雜空間關(guān)系的節(jié)點(diǎn)制作。試驗(yàn)結(jié)果表明，新型裝配式節(jié)點(diǎn)利用高強(qiáng)螺栓抗剪承載可靠，傳力機(jī)制明確，試驗(yàn)驗(yàn)證了這種節(jié)點(diǎn)形式的合理性和可靠性。按此方法設(shè)計(jì)的新型節(jié)點(diǎn)形式具有足夠的安全儲(chǔ)備

4、，滿足“強(qiáng)節(jié)點(diǎn)弱構(gòu)件”的要求。
　　 本文對(duì)提出的新型節(jié)點(diǎn)建立了ANSYS有限元模型，考慮大變形影響，采用Von-Mises屈服準(zhǔn)則的理想彈塑性材料，結(jié)合使用罰函數(shù)法和增廣拉格朗日法模擬接觸行為，計(jì)算模型能夠較好的模擬節(jié)點(diǎn)區(qū)域的復(fù)雜受力狀態(tài)，計(jì)算結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果基本吻合。利用歐洲規(guī)范3中的組件法和KishiChen的冪函數(shù)模型的結(jié)果與有限元計(jì)算結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，證明能夠通過該方法描述新型裝配式節(jié)點(diǎn)半剛性連接的非線性，為新型裝配式節(jié)點(diǎn)的