空間網(wǎng)格結(jié)構(gòu)鋼管—焊接空心球懸掛吊點(diǎn)靜力及常幅疲勞性能試驗(yàn)和理論研究.pdf

1、焊接空心球節(jié)點(diǎn)網(wǎng)格結(jié)構(gòu)由于其跨度大、受力合理及施工方便等特點(diǎn)被廣泛應(yīng)用于工業(yè)建筑，尤其是帶懸掛吊車的工業(yè)廠房中。由于懸掛吊車的作用產(chǎn)生反復(fù)交變荷載，網(wǎng)格結(jié)構(gòu)及懸掛吊點(diǎn)可能產(chǎn)生疲勞破壞。網(wǎng)格結(jié)構(gòu)的研究主要集中在其靜力性能等方面，而對(duì)其節(jié)點(diǎn)疲勞性能研究相對(duì)不成熟，致使國(guó)家現(xiàn)行相關(guān)規(guī)范對(duì)此規(guī)定仍不完善。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴基于太原周邊實(shí)地調(diào)研，結(jié)合懸掛吊點(diǎn)相關(guān)的設(shè)計(jì)規(guī)范和手冊(cè)等，采用正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)方法，以焊接空心球直徑D、焊接空心

2、球壁厚T、鋼管直徑d、鋼管壁厚t四個(gè)因素為變量，各個(gè)變量均按三個(gè)水平考慮，設(shè)計(jì)并加工完成9個(gè)節(jié)點(diǎn)試件。⑵采用MTS試驗(yàn)機(jī)進(jìn)行了8個(gè)節(jié)點(diǎn)試件的靜力性能試驗(yàn)，并采用有限元分析軟件ANSYS、ABAQUS進(jìn)行了9個(gè)試件的靜力分析，摸清了該類節(jié)點(diǎn)的應(yīng)力分布規(guī)律并取得了熱點(diǎn)應(yīng)力所在位置；針對(duì)“管-球”節(jié)點(diǎn)應(yīng)力集中的主要因素進(jìn)行分析討論，得到了不同因素對(duì)其影響程度和相關(guān)性；建立了考慮焊縫焊腳尺寸折減效應(yīng)的節(jié)點(diǎn)熱點(diǎn)應(yīng)力集中系數(shù)的計(jì)算公式。⑶采用斷裂力

3、學(xué)方法，對(duì)“管-球”節(jié)點(diǎn)進(jìn)行常幅疲勞壽命估算，估算所得其理論疲勞壽命值低于試驗(yàn)疲勞壽命值；重點(diǎn)探討了裂紋不同初始長(zhǎng)度對(duì)裂紋擴(kuò)展壽命的影響，得出了若初始裂紋尺寸增大十倍，則裂紋的疲勞擴(kuò)展壽命縮短80％左右。⑷采用有限元軟件ABAQUS的XFEM技術(shù)，選擇代表性“管-球”節(jié)點(diǎn)進(jìn)行有限元分析，得出了單次循環(huán)下裂紋出現(xiàn)位置和擴(kuò)展方向；對(duì)比節(jié)點(diǎn)試驗(yàn)結(jié)果，提出了該類節(jié)點(diǎn)常幅疲勞試驗(yàn)關(guān)鍵控制參數(shù)的建議值：產(chǎn)生裂紋的參考位移值設(shè)置為5%△U，失效位移參