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。     

板式铸钢节点静力性能试验研究

文章对新杭州火车东站无站台柱风雨棚板式铸钢节点进行了足尺模型试验和数值分析,研究了在4方向支管轴向力作用下的板式铸钢节点的受力性能。利用铸钢节点应力实测值对数值分析结果进行验证,据此判断铸钢节点内部应力分布;比较了中央有、无圆形雨水管2种铸钢节点的承载力差异,并选择屈服准则评估铸钢节点的承载安全性。试验结果表明:数值分析结果可信;中央雨水管对铸钢节点承载力影响较小;利用Von-Mises准则对铸钢进行节点承载安全性评估,铸钢节点有较高的强度储备。     

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.     

复杂铸钢节点的极限承载能力及滞回性能研究

利用ABAQUS软件,在考虑几何与材料双重非线性的基础上,采用有限元模拟方法对山西某博物院馆的单层折面钢管网壳的典型铸钢节点进行了设计荷载下承载力验算、极限荷载评定、地震下的耗能能力分析。分析表明:该铸钢节点具有足够的安全储备;节点在设计荷载下为弹性工作状态,其应力峰值出现在管件交汇倒角处。在承载力极限状态该节点支管靠近相贯面处发生局部屈曲破坏,极限荷载为设计荷载的5.7倍,表明节点进入塑性后还有很大的承载潜力;该铸钢节点在竖向地震作用的耗能能力较好,在水平地震作用下较差,增加加劲肋后,节点在水平方向下的耗能能力得到了明显改善。     

铸钢节点环形对接焊缝的疲劳计算

给出了采用热点应力法进行铸钢节点环形对接焊缝疲劳寿命估算的全过程.介绍了热点应力幅度的计算方法,即热点应力幅度的计算可根据名义应力和应力集中系数计算,也可采用有限元方法计算.给出了环形对接焊缝热点应力寿命曲线的表示方法和细节分类,列出了各种焊接细节的S-N(应力-寿命)曲线.介绍了线性Miner损伤累积准则.根据热点应力幅度、S-N曲线和线性Miner损伤累积准则,可对铸钢节点环形对接焊缝进行寿命估算.最后,以杭州湾跨海大桥海中平台观光塔铸钢节点为例,说明了波浪载荷下铸钢节点环形对接焊缝的疲劳寿命估算过程.     

天津图书馆铸钢节点力学性能

天津图书馆上部大跨度钢管桁架结构铸钢节点构造和受力情况较为复杂,为了评估铸钢节点的力学性能和安全性能,进行了铸钢节点的有限元分析和试验研究.采用ANSYS建立了考虑几何非线性和材料非线性的三维数值模型,对铸钢节点的应力和变形进行有限元分析,完成了两个足尺试件的检验性试验和一个缩尺模型的破坏性试验.有限元分析和试验结果表明,铸钢节点倒角处易产生较大的应力集中,极限承载力为设计荷载的3.6倍,铸钢节点具有较大的安全储备,能够满足工程设计要求.     

大跨钢桁架与柱销轴连接节点设计与有限元分析

针对大跨钢桁架与柱销轴连接节点,采用欧洲规范进行了计算分析和设计,并利用有限元软件ABAQUS对4种不同尺寸的节点进行了非线性有限元数值分析.研究了节点在受力过程中的荷载-位移关系、破坏模式、极限承载力和设计承载力,通过有限元结果与试验结果对比验证了有限元分析模型的准确性,并进而与规范计算的结果进行对比.结果表明:销轴节点工作性能非常显著,在设计荷载下处于弹性阶段,规范计算的结果与有限元分析结果符合较好,为销轴节点在实际工程中的应用提供了可靠的设计依据.     

铸钢分叉节点基于ANSYS Workbench的疲劳性能研究

为理解树状柱结构中的铸钢分叉节点在循环交变荷载作用下的疲劳性能,以ANSYS Workbench为基础,对一典型铸钢三分叉节点进行了在循环交变荷载作用下的疲劳分析.首先,采用控制变量法,逐一改变节点的几何参数,计算了节点在交变荷载作用下的疲劳寿命,然后分析了节点的疲劳性能,并讨论了不同的几何参数对铸钢分叉节点的疲劳寿命的影响规律.研究结果表明:交变荷载对铸钢分叉节点的受力性能有显著影响;节点的各个几何参数中θ、γ、β、R_1、R_2对节点的疲劳寿命影响较大;节点的主分管汇交核心区域处所能承受的循环荷载次数最少、安全性最低,是整个节点的最薄弱环节.     

孔洞位置对蜂窝式梁柱节点破坏形式的影响

目的对不用孔洞位置下蜂窝式钢框架的破坏形式及受力特性进行研究,以找出最佳参数.方法以蜂窝式钢框架结构静力性能试验为基础,利用有限元软件建立合理的有限元模型,将模拟结果与试验结果对比以验证模型合理性,进而研究孔洞位置对梁柱节点破坏形式的影响.结果有限元计算结果与试验所得数据吻合较好.改变孔洞参数可以改变节点附近梁的应力分布,使节点的破坏模式由脆性破坏转变为梁上的局部破坏.对蜂窝节点的参数进行扩展分析,给出孔洞位置参数建议取值:d应小于1.87 H~2.20 H,e应大于0.90 H~1.23 H.结论只要适当调整梁柱节点附近孔洞位置的范围,就可以使得节点的破坏模式按照设计预期的方式破坏,能够有效规避节点脆性破坏带来的风险,符合"强柱弱梁,强节点、弱构件"的设计理念.     

足尺柱承重模块化钢框架稳定承载力试验研究

为研究竖向荷载作用下柱承重模块化钢框架的受力性能、破坏机理及模块间节点对结构整体受力性能的影响,进行了模块间节点静力受弯试验与足尺2层单跨模块化钢框架竖向静力加载试验,分别得到模块间节点的刚度属性及模块化钢框架的整体稳定承载力与破坏模式。最后,考察了模块间节点对模块化钢框架结构整体性能的影响,并验证了结构稳定承载力理论计算模型与数值分析模型。结果表明：模块间节点的半刚性属性对模块化钢框架的稳定承载力影响较大,设计时应加以考虑;竖向荷载作用下模块化钢框架破坏模式为上下层模块角柱整体失稳;子结构模型能够较好地计算柱承重模块化钢框架的整体稳定承载力。     

方钢管混凝土柱-钢梁隔板贯通节点抗震性能试验

为研究方铜管混凝土柱与钢梁连接的隔板贯通式节点的抗震性能,对4个足尺节点试件进行了低周反复荷载试验,分析了各试件的破坏过程及特征,并对节点的承栽力、延性、耗能能力和刚度退化等抗震性能指标进行了深入的研究与分析．结果表明,隔板贯通节点滞回曲线饱满,具有较强的耗能能力;铜梁翼缘与隔板的连接构造对节点的延性、耗能能力和刚度退化影响较大,倒角放坡型节点比侧板加强型节点具有更好的抗震性能;隔板的厚度、浇筑孔径和铜管的宽厚比对梁端破坏节点的抗震性能影响较小,但在试件中浇筑混凝土可以显著提高节点刚度,减小核心区的剪切变形,改善隔板贯通节点的抗震性能     

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.     

外包钢-混凝土组合梁与型钢混凝土柱连接节点试验研究

介绍了2个外包钢-混凝土组合梁与型钢混凝土柱的连接节点,并对其进行了低周反复荷载作用下的试验研究.对节点的破坏形态、滞回曲线、强度、延性和钢筋、钢板的应变等性能进行了分析.试验结果表明:通过合理的构造措施,外包钢-混凝土组合梁与型钢混凝土柱的连接节点具有较强的受剪承载力、较好的延性和耗能能力,能够满足工程要求.在此基础上对节点的受力机理进行了探讨,提出了节点核心区受剪承载力的计算公式,计算结果和试验结果吻合良好.     

方钢管混凝土柱隔板贯通节点静力拉伸试验

为研究方铜管混凝土柱与钢梁受拉翼缘连接的结构性能,基于隔板贯通节点承载力理论,对11个十字形节点试件选行了静力拉伸试验研究结果表明,圆弧倒角型隔板贯通节点具有较好的承载力和延性,影响节点承载力的主要因素是隔板的厚度与浇注孔直径,其次是钢管的宽厚比和隔板外伸长度;在铜管中填充混凝土有利于提高节点的屈服承载力和刚度,但混凝土的强度对节点承载力影响不大．试验值与理论计算值比较分析表明,隔板贯通节点局部抗拉承载力理论计算公式对于填充混凝土的试件偏于保守,但过高估计了空铜管试件的承载力．     

主管内填混凝土对矩形钢管桁架受力性能影响

为了解主管内填混凝土对矩形钢管桁架受力性能的影响,在试验研究的基础上,进行了主管内填混凝土对矩形钢管桁架结构节点、杆件承载力和刚度的影响分析,并探讨了其失效机理。结果显示:主管内填混凝土改变了节点的失效模式,但节点仍然是桁架结构的薄弱部位;主管内填混凝土能够明显提高受压节点的承载力和刚度,但受拉节点的承载力和刚度提高程度不明显;主管内填混凝土能够很好地协助受压主管受力,并提高受压主管刚度,而受拉主管的承载力和刚度提高程度不明显;对受压支管承载力有一定影响,而对受拉支管影响很小。探讨了目前规程关于受压节点的破坏模式和承载力计算,以及主管内填混凝土后的矩形钢管桁架结构变形的计算,提出了考虑节点变形影响的实用计算方法,为主管内填混凝土矩形钢管桁架结构的应用提供参考。     

新型穿心暗牛腿钢管混凝土柱节点试验研究及分析

提出取消环梁仅带环筋的穿心暗牛腿钢管混凝土柱节点型式，该类节点外形与普通钢筋混凝土梁柱节点类似且能很好地满足建筑及装饰设计要求。通过对中节点与边节点的试验研究，验证了板放射筋和环筋具有较理想的控制裂缝的能力和螺纹套筒连接主筋在往复荷载作用下的实际工作性能满足抗震设计要求，分析了该节点形式的变形、应变、裂缝开展、破坏形态及最终承载能力。基于试验结果，应用有限元程序对试件进行非线性模拟，进一步分析了此节点的受力机理。     

汽车拖钩以铸代锻试制

采用加稀土的ZG35熔模铸造，再进行热处理，代替原来用45^#钢锻造方法的拖钩，其硬度、韧性虽稍有不足，但性能完全满足使用要求，生产成本可降低15％。     

钢筋混凝土框架结构强柱弱梁设计的概率分析

考虑结构材料强度、几何尺寸以及计算模式的随机性,同时考虑梁纵筋的超强影响,采用可靠度理论分析了钢筋混凝土结构单个节点强柱弱梁设计的可靠度,得出了不同设防等级下强柱弱梁设计的可靠指标以及对应的失效概率．在此基础上,以6层框架为例,分析了不同柱端弯矩增大系数下结构的整体失效概率,采用投资-效益准则,提出了一种合理的确定柱端弯矩增大系数的方法．