平面内弯矩作用下主圆支方K型节点的应力集中系数研究

文中采用有限元与试验方法系统地分析了主圆支方K型管节点在平面内弯矩作用下的应力集中系数。使用ABAQUS软件进行了125组在平面内弯矩作用下节点的数值模拟,得到了K型管节点在平面内弯矩作用下焊缝区域的应力集中系数,并且对主管和支管的应力集中系数进行了系统研究,分析了节点几何参数对主管和支管的应力集中系数的影响。结果表明,β(支管与主管直径比值)和2γ(主管直径与壁厚比值)值对节点的应力集中系数影响较大,而τ(支管与主管壁厚比值)对主管和支管的应力集中系数影响较小。主管的应力集中系数值主要出现在鞍点的附近,而支管的应力集中系数值出现的位置主要由β、2γ和τ等几何参数来决定。根据有限元模型的分析结果,通过曲线拟合提出了计算平面内弯矩作用下主圆支方K型管节点应力集中系数的参数方程,并对该方程的准确性进行了评价。最后,通过节点平面内弯曲试验再次验证了本文提出的应力集中系数公式的可靠性和安全性。     

正交异性钢桥面板焊接节点应力集中系数

以千米级斜拉桥苏通大桥为工程背景,建立桥面板纵肋与盖板节点有限元模型,基于国内外现有的几种焊接节点热点应力计算方法,对节点焊缝周围的热点应力和应力集中系数进行数值计算,全面分析单元类型、网格划分对计算结果的影响,并通过将现场实测的应力集中系数与数值分析的相应结果进行比较,从而确立热点应力的有效计算方法,获得了节点焊缝周围的应力分布规律和应力集中系数.最后分析了板件几何参数对热点应力集中的影响.     

海洋平台环筋加强管节点的应力分析

本文用半解析变分解法对弦管内具有环筋加强的海洋平台管节点进行了应力分析。研究了应力集中现象,应力集中系数与管节点几何参数间的关系以及环筋尺寸及位置的影响,并编制了计算程序。     

K型管节点焊接残余应力及其对应力集中系数的影响

采用有限元软件ANSYS,以K型管节点为研究对象,利用生死单元技术,模拟焊接过程和退火处理过程,研究管节点的焊接残余应力,得到焊接温度场和应力场的分布。分别对考虑焊接残余应力与不考虑焊接残余应力而只考虑焊缝对结构影响的管节点模型施加轴向载荷,计算这两种模型的热点应力集中系数,得到焊接残余应力对管节点应力集中系数的影响。结果表明:对焊接管节点进行退火处理可以显著降低焊接残余应力,降低发生变形和断裂失效的风险,大幅度提高管节点的安全性能;管节点结构中热点位置及热点应力集中系数与尺寸参数、载荷类型、加载方式、焊缝结构等有关。     

垫板加强K型方圆管相贯节点极限承载力研究

文章主要对K型方圆管相贯节点采用垫板加强后的极限承载力进行非线性有限元分析,通过改变垫板的几何参数,利用ANSYS软件对节点进行有限元分析,得到K型方圆管相贯节点各参数下的极限承载力。通过不同参数下的极限承载力大小比较,分析各参数对节点极限承载力的影响程度和原因。     

K型方钢管砼节点极限承载力有限元分析

运用ANSYS程序对6个典型K型方钢管混凝土节点和1个K型方钢管节点进行了非线性有限元分析,研究了节点极限承载力随几何参数的变化规律及主管中混凝土对节点极限承载力的影响,并与试验结果进行对比分析,揭示了节点的玻坏机理和破坏模式。     

圆钢管并联K型搭接节点与K型节点承载力对比分析

圆钢管并联K型搭接节点是一种用在空间结构中新型节点形式,采用ANSYS有限元软件[1、2]对圆钢管并联K型搭接节点进行了数值分析,为了简化分析,没有考虑杆件偏心（规范中指出当节点为允许范围内偏心构造时,节点的受拉弦杆及腹杆设计可以忽略此偏心）,仅考虑了材料非线性和几何非线性,考察了这种节点的破坏模式、节点的变形过程、应力和塑性区的分布规律等重要的受力性能,分析了节点承载力的主要影响参数和这些参数对极限承载力影响的关系曲线,将并联K型节点的有限元结果与平面K型节点的有限元结果和国内规范提出的K型节点设计公式进行了对比,提出了一些设计建议。     

平面K型圆管节点新的承载力计算公式

建立了平面K型节点非线性有限元分析模型,综合考虑两支管搭接顺序和内隐蔽部分焊缝是否焊接等影响因素,并得到了试验验证,适应性良好.应用该模型,对4类圆管K型节点型式进行了分析计算,通过多元非线性回归,导出K型节点极限承载力新的计算公式,进而提出承载力设计值建议公式.采用国际管节点数据库中试验数据,与现有国内外规范公式进行比较评价,证明该公式有较高的精度和广泛的适用性,能综合反映影响承载力的诸多因素,公式可同时计算间隙型和搭接K型节点,可计算两腹杆具有不同几何参数以及弦杆有轴力作用的K型节点承载力等特点.     

基于相关分析的对接接头缺口应力集中系数不确定性研究

针对对接接头焊缝形状变化引起的缺口应力集中系数不确定性问题，基于参数化有限元分析和相关性分析进行研究。焊缝几何形状的不确定性由引入控制点的几何变化进行模拟，并基于仿真实验生成的大量测试数据样本计算控制点间的相关性，通过蒙特卡洛模拟获得大量随机焊缝数据。在缺口应力法基础上，使用ANSYS进行参数化建模，建立引入焊缝形状不确定性的对接接头有限元模型，对对接接头焊趾处的缺口应力集中系数进行研究，得到不同缺陷等级下的分布规律，总结了焊缝形状不确定性对缺口应力集中系数的影响。在此基础上，基于得到的大量实验数据建立焊缝几何参数的一阶响应面模型。结果表明：缺口应力集中系数与焊趾倾角及焊缝高度呈正相关，与焊缝宽度呈负相关，其中，焊趾倾角的影响最大，焊缝高度的影响最小。     

考虑节点几何位置偏差的既有网壳结构稳定计算方法

基于概率和数理统计理论,提出了一种通过分析已抽检节点实测几何位置信息并采用截断高斯分布函数形成未抽检节点几何位置信息的方法.基于蒙特卡罗法,得到既有网壳结构的一组稳定系数,通过概率论方法给出了临界稳定系数的确定方法,最后提出了考虑几何位置误差的既有网壳结构整体的计算流程.以一个K6型单层网壳结构为算例,验证了该方法的可行性.     

轴力下空间XK型圆钢管相贯节点的承载力计算

空间XK型圆钢管相贯节点在大跨度空间桁架中得到很好地应用,但目前关于该节点极限承载力的计算方法尚不完善.在试验的基础上,对36个空间XK型圆钢管相贯节点进行双重非线性有限元分析,计算了其极限承载力;探索了不同几何参数和加载方式对该类节点极限承载力的影响规律;根据分析结果并借鉴平面K型圆钢管相贯节点的承载力计算公式,考虑空间效应的影响,提出了空间XK型圆钢管相贯节点的承载力建议公式.采用建议公式对相关试件进行计算,计算结果与试验结果吻合良好.     

加劲肋加强大尺寸焊接方管K型节点滞回性能分析

目的研究加劲肋加强节点各尺寸参数对节点极限承载力的影响,评价加劲肋加固后大尺寸焊接方管K型节点的抗震性能.方法在试验与有限元分析对比的基础上对节点进行拟静力滞回分析,研究在加劲肋开洞直径R、加劲肋厚度tw、支管间隙a、主支管夹角θ不同情况下的承载力、延性系数、滞回环形状、能量耗散系数E,来评价这种节点的抗震耗能能力.结果节点的滞回面积、延性系数和能量耗散系数等数据表明:参数θ对能量耗散系数E影响最大,支管间隙α为零时对抗震最不利,加劲肋加强大尺寸方管K节点比无加劲肋节点延性系数高36%,极限承载力提高28%,有加劲肋加强的节点滞回曲线饱满,具有更好的抗震性能.结论加劲肋不仅能大幅提高节点极限承载力,而且可以大大改善节点抗震性能。     

DT型管状接头的参数应力分析

本文用半解析法对在轴力与面外弯矩作用下的１９只空间ＤＴ型接头的应力分布进行计算，用以确定ＤＴ接头的几何参数对接头局部应力的影响，将这些计算结果与Ｔ型接头的计算结果进行比较后，便可将Ｔ型接头的应力参数公式通过修正系数求得ＤＴ型接头应力集中系数的参数公式，最后讨论了ＤＴ型接头的刚度效应与载荷互相作用效应。     

圆管混凝土T型焊接节点热点应力试验研究

作为疲劳评估的基础性工作,试验研究了由圆钢管支管与圆钢管混凝土主管组成的焊接桁架T型节点(CFCHS)在支管轴向拉力、压力和平面弯矩作用下的热点应力分布及应力集中系数(SCF)特性.讨论了CFCHS节点的热点应力测试方法和试验结果,并与支管和主管均为圆钢管的T型焊接节点(CHS)进行比较,考察两种节点的性能差异.研究表明:CFCHS节点的热点应力,对主管可采用线性外推方法,对支管需采用二次外推方法;相比CHS节点,CFCHS节点的热点应力分布趋于均匀,SCF显著减小;CFCHS节点支管轴向受拉比受压不利,SCF增大;CFCHS节点几何参数β,τ,γ对主管SCF的影响效应与CHS节点基本一致,但是对支管SCF的影响效应与CHS节点有些差异;混凝土的作用主要是改善CFCHS节点刚度,从而降低SCF,并预期可提高疲劳强度,但混凝土自身强度等级的高低没有显著影响节点的SCF.     

缺口参数对应力集中系数和疲劳缺口系数的影响

选取带有Ⅴ型缺口的45钢圆形试样,通过循环载荷试验研究缺口参数对理论应力集中系数和疲劳缺口系数的影响和两个系数之间的关系.通过试验,得到理论应力集中系数、疲劳缺口系数随缺口参数的变化曲线,确定理论应力集中系数与疲劳缺口系数的数学关系式.结果表明,缺口根部圆角半径对两个系数的影响很大;在一定条件下,两个系数呈现很好的线性关系.     

SH波对界面圆柱体夹杂下半圆脱胶的散射分析

本文采用有限元法研究近场界面圆柱夹杂脱胶结构对瞬态SH波的散射和动应力集中系数问题。用有限元法模拟弹性波在半无限介质中的传播,用ANSYS进行计算,给出了部分节点的位移、应力时程解和夹杂周边的动应力集中系数,讨论圆柱夹杂、介质参数以及渡数对动应力集中和各点位移带来的不同影响,并进行对比分析。     

空间KK型钢管相贯节点极限承载力有限元分析

考虑材料非线性和几何非线性，应用有限元法分析了空间KK型钢管相贯节点的应力和塑性区分布规律、节点变形等受力性能；揭示了影响管节点承载力主要参数以及这些参数与承载力的关系；提出了空间KK型钢管节点承载力稍低于平面K型的观点，为工程设计提供了有益的参考。同时验证了用有限元模拟试验的可能性。     

近海平台K型搭接管状接头的应力分析与实验研究

本文将用于简单管状接头应力分析的变分解法推广运用于结构形式较为复杂的 K 型和 TY 型搭接接头,完成了对复杂的空间交贯线的处理。根据本文提供的计算机程序,只需输入管接头的主要几何参数,便可迅速求得整个管接头区内的应力场及各点的主座力,从而获得接头的应力集中系数及热点坐标。为了验证计算的可靠性,本文对管接头模型进行了光弹性应力分析,将计算结果与试验结果作了比较,同时还参考了国外发表的有关试验报告。结果表明,本文的计算是可靠的,变分解法对复杂管接头应力分析的运用是可行的。为了研究在支管受轴向载荷作用条件下搭接接头的性能,本文还将搭接 K 型接头与普通 K 型接头作了计算比较,证明,在一定的搭接范围内,搭接接头的应力集中系数远比普通 K 型接头低。最后,本文还就搭接形式的优化问题进行了一系列数值计算,对搭接接头的设计提出了一些参考意见。     

可模数化安装的节点疲劳性能试验加载装置研究

以T型、Y型和K型节点为研究对象,统计和对比分析节点疲劳性能试验加载装置的优缺点. 结果发现,现有装置难以用一台装置适配不同型式及几何参数节点,且缺少保证节点不受面外弯矩影响的相关装置. 为此提出一种可模数化安装的节点疲劳性能试验加载装置. 通过与实桥同尺寸的钢管K型节点疲劳性能试验,验证该加载装置能够减小面外弯矩和设备振动对试验结果的影响,且边界条件和施加荷载符合实桥中以轴力为主、弯矩小的受力模式,能真实反映节点疲劳破坏状态.     

圆钢管混凝土K型焊接管板节点试验研究和有限元分析

以组成K型焊接管板节点的塔柱径厚比γ、腹杆与塔柱管径比β和壁厚比τ,节点板厚度与腹杆壁厚比t_g/t_i为参数,对4个圆钢管混凝土K型焊接管板节点和1个空心圆钢管K型焊接管板节点进行试验,研究该类型节点的破坏模式、承载能力以及节点区的受力特点,并采用有限元方法分析各参数对圆钢管混凝土K型焊接管板节点受力性能的影响规律。研究结果表明:随着所取参数的变化,圆钢管混凝土K型焊接管板节点存在腹杆失效和节点板失效2种破坏模式;而空心圆钢管K型焊接管板节点的破坏模式为塔柱管壁过度塑性变形失效。说明钢管中混凝土的填充改变了节点的受力特点和破坏模式,有利于材料承载能力的充分发挥。节点板厚度与腹杆壁厚比t_g/t_i是影响圆钢管混凝土K型焊接管板节点破坏模式和极限承载力的关键因素。在实际工程中,为避免出现节点失效,t_g/t_i的取值宜大于2。