矩形鋼管相貫節(jié)點(diǎn)承載力的有限元分析與實(shí)用計(jì)算方法.pdf

1、矩形鋼管作為結(jié)構(gòu)構(gòu)件，在壓、彎、扭方面具有優(yōu)良的性能。由矩形鋼管直接焊接而成的節(jié)點(diǎn)，具有構(gòu)造簡(jiǎn)單，加工方便，造價(jià)較低的特點(diǎn)，故在國(guó)內(nèi)外已被廣泛應(yīng)用到各種工程領(lǐng)域。直接焊接管結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題是節(jié)點(diǎn)極限承載力的計(jì)算，但對(duì)于矩形鋼管相貫節(jié)點(diǎn)的研究，國(guó)內(nèi)外開(kāi)展的比較少。 本文以國(guó)家游泳中心一“水立方”的新型多面體空間剛架為研究背景，該結(jié)構(gòu)中的矩形鋼管相貫節(jié)點(diǎn)除承受軸力、還承受相當(dāng)大的彎矩。但現(xiàn)有文獻(xiàn)尚不能為此類節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)提供依據(jù)。

2、為解決結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的節(jié)點(diǎn)承載力的計(jì)算問(wèn)題，本文在前人工作的基礎(chǔ)上，分別對(duì)Y形和K形節(jié)點(diǎn)的單項(xiàng)受彎以及軸力和彎矩共同作用的復(fù)合受力狀態(tài)下的承載力進(jìn)行了理論和試驗(yàn)研究。 本文采用雙線性隨動(dòng)強(qiáng)化準(zhǔn)則和Von—Mises屈服準(zhǔn)則，同時(shí)考慮幾何非線性和材料非線性的影響，建立了相貫節(jié)點(diǎn)的有限元模型，對(duì)承受平面內(nèi)彎矩和軸力與平面內(nèi)彎矩共同作用的節(jié)點(diǎn)進(jìn)行了大量的非線性有限元分析。通過(guò)對(duì)這些節(jié)點(diǎn)的應(yīng)力、變形的分析研究，了解了相貫節(jié)點(diǎn)在平面內(nèi)彎矩作用

3、下的受力性能和破壞機(jī)理；通過(guò)弧長(zhǎng)法迭代跟蹤節(jié)點(diǎn)的位移一荷載曲線，得到不同節(jié)點(diǎn)在平面內(nèi)彎矩作用下的極限承載力。此外，還進(jìn)行了系統(tǒng)的參數(shù)研究，得出了節(jié)點(diǎn)幾何參數(shù)對(duì)極限承載力影響的一些規(guī)律。 為了驗(yàn)證有限元模型的正確性，同時(shí)為節(jié)點(diǎn)極限承載力提供直接的驗(yàn)證，本文選取了若干典型節(jié)點(diǎn)有限元計(jì)算數(shù)據(jù)與試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行了對(duì)比。 綜合有限元分析和試驗(yàn)研究的結(jié)果，在T形節(jié)點(diǎn)計(jì)算公式的基礎(chǔ)上，經(jīng)回歸分析，提出了Y形和K形節(jié)點(diǎn)在平面內(nèi)彎矩作用下的承