方钢管焊接空心球节点有限元分析

国家游泳中心"水立方"的多面体空间刚架结构中,采用了配合方钢管、且承受轴力与弯矩共同作用的焊接空心球节点。本文的主要目的是通过试验研究轴力、弯矩及两者共同作用下方钢管焊接空心球节点的受力性能和承载能力,为理论公式提供佐证,共选择了3种不同规格球径的6个节点。本文较详细地介绍了在轴力、弯矩及两者共同作用下方钢管焊接空心球节点模型试验过程,包括为实现轴力与弯矩共同作用的荷载条件而设计的试件、加载装置以及测点布置、加载方案等。对于模型的应力发展过程及试验结果,也逐一进行了分析。试验结果表明,有限元计算的可靠性是有保证的;节点承载力随弯矩的增大而减小。

国家游泳中心“水立方”采用了一种新型的多面体空间刚架结构,杆件形式包括圆钢管、方钢管和矩形钢管,节点则主要采用焊接空心球节点。本文系统研究在轴力、弯矩及两者共同作用下方钢管焊接空心球节点的受力性能与承载能力。建立了采用理想弹塑性应力-应变关系、mises屈服准则,同时考虑几何非线性的有限元分析模型,并对承受轴力、弯矩及两者共同作用的方钢管焊接球节点进行了大量的有限元参数分析。对轴力和弯矩共同作用的焊接球节点,其轴力-弯矩相关关系与节点的几何参数(包括空心球的球径、壁厚及钢管边长)无关。对若干典型节点进行了试验研究,直观了解节点的受力性能和破坏机理,并验证了有限元模型的正确性。还推导了基于冲切面剪应力破坏模型的节点承载力简化理论解,从而得到节点承载力计算公式的基本形式。最后,综合简化理论解、有限元分析和试验研究的结果,建立了轴力、弯矩及两者共同作用下方钢管焊接球节点承载力的实用计算公式,其中,对轴力和弯矩共同作用的节点,提出以轴力设计时考虑弯矩作用(或以弯矩设计时考虑轴力作用)的影响系数的概念,并给出了计算公式,可供实际工程设计采用,也可供相关规程修订时参考。

焊接空心球

钢管桁架人行天桥大型焊接空心球支座节 点分析 38桥梁结构城市道桥与防洪2011年11月第11期 钢管桁架人行天桥大型焊接空心球支座节点分析 陈海斌,陈伟,郑文杰 (1.广东省建筑设计研究院,广东广州510010;2.华南理工大学,广东广州510641) 摘要:针对大型焊接空心球在珠江新城钢桁架人行天桥支座节点的首次应用,对其采用有限元 软件fea进行分析,得到该 节点在正常使用状态下的应力分布规律以及节点的极限承载能力,为大型焊接空心球节点在 工程上的应用提供了可靠的理 论依据,并对这类节点的设计提出了建议. 关键词:钢桁架;焊接空心球节点;弹塑性 中图分类号:u448.11文献标识码:b文章编号:1009—7716(2011)11—0038—03 0引言 2010年11月,亚运会在中国广州举办.珠江 新城4座人行天桥

针对大型焊接空心球在珠江新城钢桁架人行天桥支座节点的首次应用,对其采用有限元软件fea进行分析,得到该节点在正常使用状态下的应力分布规律以及节点的极限承载能力,为大型焊接空心球节点在工程上的应用提供了可靠的理论依据,并对这类节点的设计提出了建议。

带加劲肋焊接空心球节点足尺试验研究——为满足某体育场馆钢结构屋盖设计需要，对屋盖的带加劲肋焊接空心球节点(共12个)进行轴向拉、压足尺模型试验和分析。通过试验研究，得到加载过程中节点球身和钢管表面各测点的应变与荷载的关系。通过分析大直径球节点钢管...

焊接空心球节点承载力计算公式研究——进行了焊接空心球节点承载力的有限元分析,用完成的试验和相关文献对多种直径焊接空心球节点承载能力进行了试验研究,分析了受压失稳破坏和受拉剪切破坏的特点,详细披露了用贴片云纹干涉法进行的焊接空心球节点的应力分布的...

针对方钢管柔性法兰连接,在由屈服线理论推导得到的公式基础上,通过有限元分析,揭示了影响节点连接承载力的因素。

焊接空心球节点连接输电线路大跨越钢管塔构件是一种比较理想的节点处理方式,但常规的球节点承载力计算理论对于超大直径薄壁焊接空心球节点无法适用。结合舟山与大陆联网特大跨越输电高塔工程设计实例,通过非线性有限元分析,对无加劲肋和加劲空心球节点的受力特性、破坏形态和极限承载能力进行研究,并通过对正交试验结果的方差分析指出加劲肋各因素对节点承载力水平的影响,研究结果对工程设计有较好的指导意义。

通过有限元软件ansys对设有双t加劲板连接件的方钢管混凝土柱—钢梁节点进行了空间非线性分析,研究节点区在单调荷载和低周反复荷载作用下的受力机理,指出方钢管混凝土柱—钢梁节点具有优良的延性及耗能能力,且加劲板的设置有效地降低了节点区的应力集中。

新型方钢管混凝土柱梁节点有限元分析——结合现行钢管混凝土柱在实际工程中的应用情况，提出了用于方钢管混凝土柱一钢筋混凝土梁框架结构的新型节点连接形式——非穿心暗钢牛腿方钢管混凝土柱与混凝土梁节点，利用有限元软件ansys对该节点的力学性能进行了分析...

在大量节点试验研究的基础上,提出了一种新型方钢管混凝土柱梁节点,通过有限元软件ansys对该节点模型在单调和循环加载作用下的受力性能进行了非线性分析,研究表明:该节点的延性和耗能能力较好,抗震性能良好。

为了研究焊接t型方钢管节点的滞回性能,从而进一步为研究方钢结构的抗震性能打下基础,对轴向往复荷载作用下t型方钢管节点进行了有限元建模和分析。通过有限元分析结果发现:焊接方钢管节点的滞回曲线较为饱满,表明该节点在承受地震等强动力荷载作用下具有较好的耗能性。

平面圆钢管k型搭接节点是钢管结构节点主要形式之一,国内外对圆钢管k型搭接相贯节点隐藏焊缝焊接与否对节点承载力的影响研究相对较少,我国现行钢结构设计规范对此也未作明确要求.为了了解圆钢管k型搭接节点的隐藏焊缝焊接对节点极限承载力的影响,利用ansys有限元法分析了搭接节点隐藏焊缝在焊与不焊2种不同焊接方式下的受力性能.总结了支主管直径比、主管径厚比、支主管壁厚比以及内隐藏焊缝焊接状况等因素对节点极限承载力的影响,以供工程设计人员参考.

方管法兰连接的研究在国内几乎是空白,国内外的相关资料中也没有给出成熟的设计方法.在由屈服线理论推导得到的理论公式基础上,利用通用有限元软件ansys,分别对无加劲和有加劲方钢管法兰连接的承载性能进行了有限元分析,验证了理论公式的正确性与准确性.利用有限元计算结果,分析了螺栓个数n,法兰板厚度t以及螺栓边距参数η等参数对节点破坏形态和承载力的影响.提出如下设计建议:螺栓布置越接近钢管壁越好;提高无加劲和有加劲方钢管法兰连接节点承载力的最有效途径分别是增加螺栓个数和增加法兰板厚度;在无加劲法兰连接能满足承载力要求的条件下,应尽量避免采用有加劲法兰连接.

对内隔板式方钢管混凝土柱-钢梁栓焊连接节点提出了三种新型的梁端削弱方式,应用通用程序ansys对其进行三维非线性有限元分析,将计算结果与无削弱节点、狗骨式节点的分析结果进行对比。研究结果表明:翼缘开孔和翼缘腹板同时开孔的削弱方式能使梁端塑性铰明显外移,防止连接节点脆性破坏,可供实际工程设计参考。

为了解轴力、弯矩及两者共同作用下矩形钢管焊接空心球节点的受力性能与承载能力,进行了有限元分析和试验研究.采用理想弹塑性应力-应变关系、von-mises屈服准则,建立了基于几何非线性的有限元模型,对承受轴力、弯矩及它们共同作用的矩形钢管焊接球节点进行了大量的有限元参数分析.对4个典型足尺节点进行了试验研究,直观了解节点的受力性能和破坏机理,并验证了有限元模型的可靠性.研究表明,轴力和弯矩共同作用的焊接球节点的轴力-弯矩相关关系与节点的几何参数无关,极大地简化节点承载力的计算方法.

本文考虑了球节点网架中角焊缝的受力性质、强度条件以及焊缝实际的受力面积，导出了角焊缝与钢管的等强条件，可以认为是现行规程、规范的发展和补充。

本文采用计算机与有限元技术模拟试验研究的方法,对钢管杆系结构(特别是空间网壳结构)最常用的管球级配计算模型进行了详细的有限元分析,首先得出管球界面单位转角所需的弯矩,利用两端弹性铰支的轴心压杆力模型的临界条件,最后求出其计算长度系数。

首先对不锈钢材料的力学性能，不锈钢钢管的轴压稳定进行了研究，并对不锈钢焊接空心球的制作加工和承载力公式进行了探讨，在此基础上进行了不锈钢架工程的设计施工，取得了较好的效果。

对方钢管混凝土柱与钢筋混凝土梁连接的半连通芯钢管节点在低周反复荷载作用下的受力性能进行有限元分析。分析结果显示,节点核心区内芯钢管及环箍对节点强度的补充,使得该节点具有较好的强度和延性。由滞回性能分析可知,该类节点的滞回曲线呈纺锤形,具有较好的耗能能力。

为了分析方钢管钢骨混凝土轴压柱的工作机理,采用ansys有限元软件对其轴压柱受力进行了全过程数值模拟.结果表明,采用修正的方钢管内核心约束混凝土本构关系模型可以很好地模拟极限承载力及峰值应变;有限单元在发生highdistortion以前的下降段与试验曲线变化基本一致,但其后的变形不能代表真实的受力状态.因此,利用ansys进行钢管钢骨高强混凝土的弹性与弹塑性分析结构是可行的.