方钢管柔性法兰连接节点性能有限元分析

法兰连接是钢管结构中常见的连接形式。圆钢管的法兰盘连接可以分为无加劲肋和有加劲肋两种形式。国外的相关资料中只有圆管无肋条件下的法兰盘厚度计算公式,国内有关法兰盘连接计算方法的规程尚未正式出台。针对圆钢管法兰盘连接,在由屈服线理论推导得到的理论公式基础上,对其承载性能进行了有限元分析。通过分析有限元计算结果,对理论公式进行了修正和改进,得到更为合理的设计方法。

利用ansys有限元分析软件对输电钢管塔的法兰螺栓连接式变坡节点的受力特性进行分析,研究在设计荷载作用下,节点形式、节点板厚度、加劲板厚度以及加劲板高度等对法兰螺栓受力性能的影响。研究发现,不同于普通刚性法兰,法兰螺栓连接式变坡节点的螺栓受拉并不均匀。进一步分析发现,节点板尺寸远大于加劲板是导致螺栓受拉不均匀的主要因素。根据分析结果,同时考虑螺栓受拉不均匀和螺栓受剪的影响,提出新的设计方法和建议,以供实际工程参考。

方钢管焊接空心球节点的有限元分析

简要叙述了焊接空心球节点的研究现状;利用大型有限元分析软件ansys分析了在轴力作用下方钢管焊接空心球节点的力学特性及破坏机理;在理想弹塑性状态下基于mises屈服准则对不同几何尺寸的方钢管焊接空心球节点的极限荷载进行了比较;分析了节点几何参数对极限荷载的影响。

法兰盘是钢管结构常见的连接形式。目前常用的刚性法兰连接施工复杂,焊接残余应力难以预计,而且耗材增加。采用柔性法兰连接,在一定程度上弥补了上述不足。基于力学原理,导出柔性法兰的计算公式,并通过有限元分析加以验证。在分析过程中,考虑了螺栓对法兰盘的加劲作用,并给出该类节点的使用范围。工程实例表明,采用柔性法兰连接形式,可以简化施工,节约钢材。

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。

接触问题是一种典型的边界条件非线性问题,接触体的接触面积和压力分布随外载荷变化而变化。在分析接触问题时,使用abaqus/standard模块,能正确模拟接触的过程,判断接触状态、输出接触压力、接触面积、能量的变化、局部方向的摩擦剪应力和相对切向滑移。通过对螺钉连接的法兰套和支座的接触分析,得到螺钉、法兰套和支座变形程度和应力大小,以便于正确施加螺钉夹紧力。

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。

研究了钢管杆中刚性法兰的力学性能,应用ansys进行了非线性数值模拟,重点讨论了单元的选择、螺栓预紧力的模拟、弯矩的加载及接触分析中相关参数的设置问题。分析比较了法兰板厚度、主管厚度及肋板厚度对螺栓受力的影响。有限元分析结果表明刚性法兰节点中的螺栓在受力过程中明显弯曲。最后提出了计算螺栓轴力的新的旋转轴位置,可供实际工程应用参考。

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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。

介绍了一种新型的法兰形式——刚性双排孔槽形法兰,并与传统法兰作了比较。由于这种连接形式是一种接触非线性问题,因此确定法兰的受力状况十分困难。借助有限元软件,考虑材料非线性和接触非线性,对这种连接形式作了比较详细的内力分析,总结了应力集中的分布区域,给出了内外侧螺栓直径的合理比值。

全偏心钢结构梁-柱节点由于偏心而引起应力集中,其受力性能较为复杂。首先对偏心连接梁-柱钢结构节点的受力特征进行分析,证明偏心节点核心区存在明显的三维扭转效应,导致偏心钢节点核心区的剪力相对于非偏心节点存在增大效应。通过有限元分析,研究了节点主要构造参数对核心区剪力增大系数的影响规律。分析表明:核心区板件厚度、梁柱腹板厚度对核心区剪力增大系数的影响较为显著,梁柱翼缘厚度对剪力增大系数具有一定影响,梁高、梁宽和柱高,对剪力增大系数具有一定的影响。通过数值算例,得到了剪力增大系数计算式并进行了验证。提出了适用于全偏心钢节点核心区的剪力计算式,可供工程设计参考。

法兰连接

法兰连接.

法兰连接

通过500kv变电构架刚性法兰在拉弯荷载作用下的研究,应用有限元软件ansys分析法兰盘的厚度对刚性法兰连接节点刚度的影响。对有限元结果中典型节点的荷载-位移曲线进行了比较,结果表明:在满足承载力且螺栓的规格、型号都一样的条件下,法兰盘的厚度对刚性连接节点的轴向和弯曲刚度有影响,而对剪切刚度没有影响。

针对法兰节点设计中受撬力影响的问题,采用ansys进行了非线性有限元分析,考虑了荷载大小以及法兰板厚对撬力的影响。分析结果表明,在施加荷载应力比不超过0.81时,法兰节点变形量与荷载大小保持直线关系,此时可以认为法兰是刚性的。随着板厚的增大,法兰节点的刚度也不断增大,撬力所占的比例呈逐渐下降的趋势,当板厚较大时,撬力的影响趋近于零。法兰节点连接螺栓撬力的影响比规范中要大,建议规范中的公式更改为fbt=0.75f。

法兰连接是钢管结构中常见的连接形式。截至目前,国外许多学者对法兰连接抗拉承载性能进行了研究,提出了一些设计方法,但缺乏对法兰连接节点抗弯承载性能的研究;国内也有一些相关规范给出了法兰连接在拉、弯作用下的设计方法,但是有明显的不足,需要进一步完善。本文对现有设计规范和方法进行归纳总结,并针对法兰连接4种基本形式、设计相应算例,进行了设计结果的比较分析。结果表明,苟兴文等提出的法兰连接节点抗拉设计方法和笔者提出的法兰连接节点抗弯设计方法可以给出合理安全的设计结果,可以为工程设计提供参考。

应用ansys软件对法兰接头结构进行建模和网格划分,并且对法兰与螺栓接触处做了非线性接触分析,得到了在设计压力下螺栓结构的应力分布和变形。之后分别对整体模型和螺栓模型做出了应力强度分析。按照jb4732-1995《钢制压力容器—分析设计标准》对危险截面进行应力强度评定。分析结果表明,强度满足要求。

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