矩形钢管相贯节点承载力的有限元分析与实用计算方法.pdfVIP

摘要 摘要 矩形钢管作为结构构件，在压、弯、扭方面具有优良的性能。由矩形钢管 直接焊接而成的节点，具有构造简单，加工方便，造价较低的特点，故在国内 外已被广泛应用到各种工程领域。直接焊接管结构设计的关键技术问题是节点 极限承载力的计算，但对于矩形钢管相贯节点的研究，国内外开展的比较少。 本文以国家游泳中心一“水立方”的新型多面体空间刚架为研究背景，该 结构中的矩形钢管相贯节点除承受轴力、还承受相当大的弯矩。但现有文献尚 不能为此类节点豹设计提供依据。为解决结构设计中的节点承载力的计算问题， 本文在前人工作的基础上，分别对Y形和K形节点的单项受弯以及轴力和弯矩 共同作用的复合受力状态下的承载力进行了理论和试验研究。 本文采用双线性随动强化准则和Von--Miscs屈服准则，同时考虑几何非线 性和材料非线性的影响，建立了相贯节点的有限元模型，对承受平面内弯矩和 轴力与平面内弯矩共同作用的节点进行了大量的非线性有限元分析。通过对这 些节点的应力、变形的分析研究，了解了相贯节点在平面内弯矩作用下的受力 性能和破坏机理；通过弧长法迭代跟踪节点的位移一荷载曲线，得到不同节点 在平面内弯矩作用下的极限承载力。此外，还进行了系统的参数研究，得出了 节点几何参数对极限承载力影响的一些规律。 为了验证有限元模型的正确性，同时为节点极限承载力提供直接的验证， 本文选取了若干典型节点有限元计算数据与试验数据进行了对比。 综合有限元分析和试验研究的结果。在T形节点计算公式的基础上，经回 归分析，提出了Y形和K形节点在平面内弯矩作用下的承载力实用计算方法和 复合受力状态下的校核方法。 关键词：矩形钢管相贯节点；极限承载力；有限元分析；试验研究；实用 计算方法 AbsWact Abstract Asstructural hollowsectionhasfavorable for component,rectangular properties andtorsion．111estnlctoremade hollow resistingcompression,bending ofrectangular steelsections the welded arefabricatedand byusing directly joints easily canbe in a11 found overtheworld．111e economicically,whichmanyapplications key the in ofthisstmctionisthestaticbehaviorofthe welded problemdesign directly therefewresearchinthisfieldallovcltheworld． joints．But nenational theresearch ofthis swimmingcenter--“H203”isbackground pope． in RHS thestructurebear momentbesideaxialforce．But joints