大型铸钢节点极限荷载及破坏机理分析

结合成都某工程管桁架屋盖的大型铸钢节点,运用有限元技术采用线性强化弹塑性本构模型对铸钢节点进行极限状态分析。结果表明,铸钢节点在极限荷载下会产生很大的累积塑性应变;且随着塑性区的开展,节点应力极值位置与弹性阶段不同。在铸钢节点极限承载机理研究中,首次提出了采用速率型张量的大应变几何非线性问题;给出了铸钢节点破坏失效的判别标准;并指明铸钢节点设计必需进行极限状态分析才能确定其最薄弱位置,为正确认识铸钢节点的破坏形式、破坏机理以及铸钢节点设计提供依据。     

含铸钢节点钢结构的随机结构分析

利用等效弹性模量随机场来表征铸造缺陷的随机性,对含铸钢节点的钢管桁架结构进行概率有限元模拟,计算了结构整体性能对铸钢材料及钢梁钢管材料分散性的敏感度.然后,基于随机场局部平均理论,利用随机场网格描述铸钢节点缺陷概率分布随空间位置变化的特点,计算了结构整体性能指标对随机场离散后各随机变量的敏感度.最后,对随机场网格进行二次划分,得到能反映随机因素空间重要度的随机场网格,并大大减少了结构随机有限元计算的计算量.结果表明:含铸钢节点的钢结构的结构性能对铸钢材料弹性模量随机性的敏感度约为型钢钢管材料的3倍,铸钢材料的随机性是影响结构性能的重要因素;铸钢节点主管下侧受拉部位的材料对结构的刚度和稳定性影响较大,主管与支管相贯线部位的材料对结构强度影响较大,在跨尺度随机有限元分析中,相关区域在随机场网格细化和缺陷模型建立时应重点考虑.     

复杂铸钢节点受力性能试验研究

为掌握某机场连接楼桁架结构中铸钢节点在最不利设计工况下的受力性能,采用有限元数值分析方法并结合试验手段,对具有12根多方向支管空心铸钢节点的受力性能进行了研究.试验反力架设计为自平衡受力钢框架体系,试验荷载为1.2倍最不利设计工况荷载,采用12台液压千斤顶进行了3次同步分级加载,测试了铸钢节点核心区和各支管的应力及主要支管的端部变形.测试结果显示,加载过程中应力变化均呈线性,且卸载后主要支管端部变形以及各测点应变均能够恢复初始值.铸钢节点在试验荷载下仍处于弹性受力阶段,测试结果与有限元分析结果基本吻合.结合有限元分析与试验手段可全面把握复杂铸钢节点的应力分布规律及极限承载力,并判定其在最不利设计工况下的安全度.     

空间复杂多支管柱节点受力性能研究

对钢管塔架中空间多支管柱节点进行了足尺模型试验,试验装置采用自平衡框架,共制作了2个试验试件.在试验结果的基础上,建立了非线性有限元模型,所得结果与试验结果相比,二者吻合良好,表明有限元模型的合理性,并进行了有限元参数分析.结果表明,试验模型节点主要发生主管压曲的变形破坏,且未出现支管和焊缝的破坏;加载至设计荷载值时,节点所有测点基本处于线弹性状态,表明节点设计较安全.主管径厚比对节点极限承载力影响显著,主管直径较大时,承载力随主管壁厚增大而上升较快;主管直径较小时,承载力随主管壁厚增大而上升较慢.受压支管直径及壁厚较小时,易发生自身弯曲失稳破坏.     

新型框架节点的非线性有限元分析

通过建立新型框架节点的三维非线性有限元计算模型,分析了四种不同的外部加劲式节点的受力性能,比较了新型节点的有限元分析结果和试验结果,其有限元计算值和试验值吻合得较好.     

不规则布置梁加强环式梁柱节点承载力及刚度

不规则布置梁节点的设计是钢结构设计中的难点.文中以不规则布置梁加强环式梁柱节点为研究对象,进行了该类型节点的足尺模型试验,了解节点的受力性能和破坏机理.基于试验结果,采用理想弹塑性应力-应变关系和Von Mises屈服准则,并考虑几何非线性的影响,建立了与试验模型对应的有限元分析模型.在此模型基础上,利用有限元程序进行了参数分析.综合试验、有限元分析结果,提出了不规则布置梁加强环式梁柱节点承载力和刚度的计算方法.     

矩形钢管混凝土树状节点受力分析

钢管混凝土树状节点是由钢管混凝土Y形柱与双十字形梁柱节点组合而成的复杂节点.采用ANSYS对该类节点进行非线性有限元计算分析.计算模型考虑材料,几何和接触非线性.粱端荷栽位移曲线以及滞回曲线与试验吻合较好,并能准确模拟出节点的破坏形态.分析有限元计算结果表明:梁端加劲肋使拉压应力能有效传递到内隔板,中间孔洞的存在对内隔板的传力影响较小,反复荷载作用下节点核心区混凝土对角区受压,对梁端压应力的传递有较大贡献.     

大震下钢框架梁柱节点调和变形机制与设计方法

为了提高钢框架结构的变形能力,进而改善其抗震性能,建立了钢框架结构梁端-节点区调和变形机制,通过增加节点区的剪切变形来降低对梁端的转动需求.首先采用通用非线性有限元软件MSC.Marc建立钢框架梁柱节点的有限元模型,对已有试验进行非线性有限元分析,有限元分析结果与试验结果吻合良好.在验证了有限元模型合理性的基础上,分析了不同参数条件下,层间位移角为0.04时钢框架梁柱节点的节点区剪切变形和梁端变形的关系,发现了影响梁端和节点区变形的关键参数.在此基础上提出了梁端-节点区调和变形的简化设计方法,为钢框架梁柱节点的抗震设计提供参考.     

预应力SRC梁-CFT柱节点试验研究及非线性有限元分析

基于预应力型钢混凝土(SRC)梁-钢管混凝土(CFT)柱节点的低周反复荷载试验,采用通用有限元软件ABAQUS,建立了综合考虑材料非线性、几何非线性以及接触非线性的有限元模型,有限元计算结果与试验结果吻合较好。在此基础上,对预应力SRC梁-CFT柱节点进行了参数分析,重点研究了轴压比、预应力、核心区混凝土的强度、核心区钢管壁厚等对节点受力性能的影响。结果表明,轴压比、核心区钢管的壁厚的影响较大。     

网格划分对狗骨式刚性连接非线性有限元分析精度和效率的影响

以保证狗骨式刚性连接非线性分析精度、提高分析的效率为根本目的。利用ANSYS软件进行非线性有限元分析并与试验结果进行比较.在总结网格划分技术的基础上,结合(?)狗骨式延性节点试验建立不同尺寸网格划分、局部网格加密时的有限元模型进行计算分析,并与试验结果相比较,分析网格划分对狗骨式刚性连接中的ANSYS非线性有限元分析的精度和效率的影响.     

焊接钢框架边节点抗火性能试验

为了得到焊接钢框架边节点的抗火性能,使用火灾试验炉对2个足尺H形钢框架节点进行了火灾行为的试验研究,并利用非线性有限元软件对试件进行了火灾反应分析.试验表明:焊接节点在火灾下有较大的转动能力,柱翼缘的弯曲变形和腹板的剪切变形是引起节点转动的主要因素,柱腹板加劲肋可提高节点临界温度50℃左右.将有限元模拟结果和试验结果进行了比较,取得了较好的一致,验证了有限元分析的正确性和可行性.最后提出了焊接节点抗火设计的建议,提高焊缝等级和设置柱腹板加劲肋可以提高节点的抗火性能.     

巨型框架节点的非线性有限元分析

建立了钢筋混凝土巨型框架节点的非线性有限元分析模型.根据节点的特点,采用整体式钢筋混凝土有限元模式.混凝土本构关系采用增量式Darwin-Pecknold模型,受拉和受压均考虑下降段,完善了双向受力下混凝土强度和峰值应变的计算公式;钢筋的本构关系考虑了混凝土加劲效应和混凝土开裂后钢筋的变形特点;采用分布式裂缝模型;采用增量法和切线刚度迭代法混合策略求解非线性方程组.对3个巨型框架节点试件进行了计算分析,计算挠度曲线和钢筋应变曲线与试验曲线吻合很好,计算的变形模式同试件破坏形态一致.非线性有限元分析从理论上进一步揭示了巨型框架节点的受力性能及其影响因素.     

圆柱钢管混凝土梁柱节点性能分析

对圆柱钢管混凝土柱—钢梁节点局部模型进行非线性分析,讨论了节点的应力传递机理,钢管壁变形规律,并与试验结果比较,考察有限元分析对实验过程模拟的可行性.     

钢管塔十字节点板强度理论与试验研究

针对一种适用于大型钢管塔的十字插板连接形式,阐述了其节点板的受力特点,对十字节点板的破坏模式及计算理论进行了系统分析.为考察节点板的受力性能、破坏模式及极限承载力,以榕江大跨越塔工程为背景,进行了2个大尺寸缩尺模型的静力试验.对试验模型进行了有限元非线性数值分析,试验结果与有限元分析结果一致性很好,两方面的分析结果均表明:该十字节点板构造合理、安全可靠,可用于实际工程.结合试验研究和有限元参数分析结果,提出了该十字节点板的破坏模式,给出了相应的计算理论和极限承载力计算公式,提出了用于实际工程的设计建议公式.     

U型插板钢管连接节点承载力特性的非线性有限元分析

基于4个U型插板钢管连接节点的承载力特性的试验研究,考虑材料非线性和几何非线性,对U型插板钢管节点的承载力特性进行了非线性有限元分析.比较试验及计算分析得到的钢管连接节点的承载力位移变形曲线,试验结果与计算分析结果吻合较好.由于U型插板钢管节点的焊缝为空间焊缝而处于拉、压、剪的复杂应力状态,对钢管节点连接的极限承载力有较大的影响--降低承载力;分析比较由有限元计算分析得到等效厚度平面焊缝的承载力特性变形特性,得出空间焊缝极限屈服承载力要比一般的平面焊缝屈服极限承载力低,用一般平面焊缝的计算公式计算不合适.     

某跳水馆铸钢节点设计与分析

利用ANSYS软件对某游泳跳水馆结构铸钢支座节点进行了有限元分析。根据有限元结果,分析了节点应力分布规律。按照Von.Mises应力强度理论分析了节点承载力的安全性。     

轻轨PC梁铸钢支座有限元分析及实验

跨座式轻轨轨道采用简支梁结构，铸钢支座需承受所有荷载，其强度将对轻轨交通产生决定性的影响。由于铸钢支座结构的特殊性和受载的复杂性，对其进行应力分析，确保轻轨安全，有极其重要的意义，通过对铸钢支座的有限元分析，建立了支座的三维有限元模型，分析支座承受的荷载及受力边界条件，得到接触应力和综合应力计算结果。为验证理论分析结果，对支座进行了疲劳试验，试验研究表明，有限元分析结果和试验结果吻合良好，保证了分析结果的可靠性。     

半刚性组合节点物理非线性分析

应用有限元程序ANSYS分析了静力荷载作用下钢-混凝土半刚性组合节点的荷载和变形非线性性能．有限元分析结果与节点试验结果的比较表明,所介绍的有限元简化模型具有较高的精确度,是进行钢-混凝土组合节点的设计及进一步研究的一个有用工具．     

某方钢管混凝土柱钢梁节点非线性有限元分析

选择合理的单元类型、材料本构关系,利用非线性有限元分析程序ABAQUS对内隔板外伸式钢管混凝土柱-钢梁节点进行了三维有限元分析,在试验研究的基础上进一步探讨了节点的受力性能和传力机理.分析结果表明,该类节点传力路径清晰,有较好的强度和刚度,满足"强节点,弱构件"的抗震设计原则;建立的三维有限元模型能够比较准确地模拟节点的实际工作状态.     

郑州国际会展中心铸钢节点S211-1的受力特性分析

用有限元分析软件对郑州国际会展中心展览厅屋盖桅杆的上部铸钢节点S211-1进行分析,根据实际尺寸建立实体模型,选取适当单元划分网格;根据实际情况,对铸钢节点的边界条件做出适当简化和调整.最后进行受力求解,得出了节点在复杂空间应力状态作用下的受力特性,从而了解了该节点的工作机理和受力特征.