复杂受力焊接空心球节点足尺试验与自动分析-结构工程专业论文.docxVIP

I I 摘 要 焊接空心球节点以其构造简单、连接方便、不产生节点偏心等优点而成为网架 结构中应用最为广泛的一种节点形式。近年来，为了满足空间网架结构大跨度的需 求，超大直径的焊接空心球节点不断被应用于实际工程中。然而，目前对大型焊接 空心球节点的力学性能及承载力等方面的研究尚不够全面，因此，研究此类节点的 静力工作性能并提出可行的设计方法来指导工程实践具有重要的意义。本文以武汉 体育中心二期体育馆为工程背景，选择了一个有代表性的受力复杂的超大直径焊接 空心球支座节点作为研究对象，从理论和试验两个方面对其进行了系统的分析。 首先，基于有限元理论基础，考虑几何非线性及材料非线性，采用通用有限元 软件 ANSYS 对球节点进行非线性分析。采用 ANSYS 中 shell143 弹塑性壳单元进行 建模，并假定材料为等向强化双线弹塑性，服从 Von-Mises 屈服准则。采用 Newton-Raphson 迭代方法进行计算，并辅助了线性有哪些信誉好的足球投注网站技术、应用预测和自适应下 降等加速收敛技术。 其次，在有限元分析的基础上合理布置多个应变计，设计节点试验方案并对焊 接空心球节点进行足尺模型试验，进而获得试验过程中节点上关键部位的应力状态， 并确定节点的承载力。之后将试验结果与有限元分析结果进行对比和分析，从而验 证了有限元分析的合理性和可靠性。 最后，在 ANSYS 中基于 APDL 语言进行二次开发并创建焊接球空心节点专用 分析程序，实现在对话框中输入节点杆件数量、节点几何参数、节点荷载大小后的 自动建摸、加载、分析及结果的读取。通过同样的方法可以实现不同类型球节点的 自动设计分析，为球节点的理论研究提供了一种新的参考方法。 关键词：焊接空心球节点 足尺试验 非线性分析 承载力 自动分析 II II Abstract The welded hollow spherical joint has become to a joint that got wide application in the reticulated structure because of its simple construct, convenient connection and regular shape. Recently, more and more super welded hollow spherical joints were used in the engineering in order to satisfy the need of big span of reticulated structures. However, data about mechanics and bearing-capacity of large welded hollow spherical joint is short of up to now. So it makes good sense to study the static performances of such joints and propose a method to conduct practical projects. In this paper, basing on the secondary stadium of Wuhan Sports Center, a representation large welded hollow spherical joint that under complex stress was studied and systematic analysis using theory and experiments. Firstly, basing on the F.E.M, considering the geometric nonlinearities and material nonlinearities, the welded hollow spherical joint was analysis by finite element analysis software ANSYS. The model based on Bilinear Isotropic Hardening elasto-plastic mechanical and the Von-Mises collapse criterion is established by using the element of shell143 in the ANSYS. The Newton-Raphson increment iterative method is adopted with accelerating conve