基于ADINA的空間XT型相貫節(jié)點(diǎn)力場和溫度場研究.pdf

1、隨著鋼結(jié)構(gòu)的飛速發(fā)展，鋼管結(jié)構(gòu)的使用也越來越廣泛，鋼管相貫節(jié)點(diǎn)在各式各樣的大跨度空間鋼管結(jié)構(gòu)中發(fā)揮著舉足輕重的作用，例如體育館、地鐵站、機(jī)場航站樓、展覽館、大型工業(yè)廠房等。因此在鋼管結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中相貫節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)是非常關(guān)鍵的一步。在相貫節(jié)點(diǎn)區(qū)域材料和幾何特性比較復(fù)雜，在焊接過程中溫度瞬態(tài)變化會(huì)在節(jié)點(diǎn)區(qū)域產(chǎn)生嚴(yán)重的殘余應(yīng)力，導(dǎo)致節(jié)點(diǎn)的承載力有一定程度的降低，對結(jié)構(gòu)的安全性造成影響，且節(jié)點(diǎn)的破壞形式多樣，僅僅依靠力學(xué)理論推導(dǎo)來進(jìn)行節(jié)點(diǎn)的承載力分析具

2、有很大的局限性。同時(shí)還要考慮空間相貫節(jié)點(diǎn)各支管間會(huì)存在相互作用，現(xiàn)行鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范對空間節(jié)點(diǎn)的承載力還沒有給出明確參考的計(jì)算方法，所以對空間節(jié)點(diǎn)受理性能的研究有重要的實(shí)際意義。
　　本文以某體育場看臺(tái)鋼結(jié)構(gòu)管桁架相貫節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)為基礎(chǔ)，選取了鋼結(jié)構(gòu)主體結(jié)構(gòu)中采用的空間XT型相貫節(jié)點(diǎn)利用有限元ADINA軟件對其進(jìn)行非線性有限元分析。利用有限元軟件ADINA，考慮材料非線性和幾何非線性，首先研究了空間相貫節(jié)點(diǎn)的軸心承載力，又進(jìn)一步研究了不

3、考慮焊縫缺陷的情況下殘余應(yīng)力對節(jié)點(diǎn)軸心承載力的影響。利用ADINA有限元分析軟件單元生死技術(shù)對節(jié)點(diǎn)的焊接過程進(jìn)行模擬分析，重點(diǎn)研究了溫度場分布、應(yīng)力場分布和殘余應(yīng)力對節(jié)點(diǎn)極限承載力的影響三個(gè)方面的問題。最終得出不考慮殘余應(yīng)力和考慮殘余應(yīng)力情況下節(jié)點(diǎn)的極限承載力數(shù)據(jù)，保證在相同的計(jì)算條件下，同按照我國《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50017-2003)計(jì)算的節(jié)點(diǎn)承載力進(jìn)行對比，從而得出焊接殘余應(yīng)力對空間XT型節(jié)點(diǎn)極限承載力的影響。
　　本

4、文中節(jié)點(diǎn)破壞是主管管壁的局部屈曲破壞，即主管的塑性破壞。不考慮焊縫缺陷和初始應(yīng)力，相同計(jì)算條件下的有限元結(jié)果和規(guī)范計(jì)算結(jié)果差別較大，T支管有限元結(jié)果比規(guī)范計(jì)算結(jié)果要大35.7％，而X支管有限元結(jié)果和規(guī)范計(jì)算結(jié)果要大16.1％。從焊接應(yīng)力場中可以看出殘余應(yīng)力分布很不均勻，其最大值可達(dá)到286.2MPa，約為0.83fy。在考慮初始應(yīng)力時(shí)，在相同計(jì)算條件下的有限元結(jié)果和規(guī)范計(jì)算結(jié)果仍有差別，T支管有限元結(jié)果比規(guī)范計(jì)算結(jié)果要大22.2％，而X