圆钢管弯折节点的静力性能研究

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近年来越来越多的工程采用空间结构形式,并取得了较为可观的经济效益。在空间结构中采用最多的结构形式就是钢管结构,由于节点的破坏往往会造成整个结构的破坏,因此节点的连接在钢结构应用中至关重要,钢管结构具有多种节点形式。迄今为止,针对圆钢管弯折相贯节点,国内外很少有学者对其研究,并且规范中也没有适用它的承载力计算公式,给广大工程使用者带来一些不便。鉴于目前这种情况,对圆钢管弯折相贯节点的研究很有必要,因为它的理论意义和实用价值都非常重大。圆钢管弯折相贯节点的受力情况比较复杂,影响其极限承载力的因素较多。由于本文研究的圆钢管弯折相贯节点,其接头作用情况很接近于搭接的K型接头,因此可把其看作是K型节点的一种特殊形式,在对其进行非线性有限元分析时,主要是参照K型节点和KK型节点的相关研究资料。本文研究,依据非线性有限元理论,在参考大量K型节点、KK型节点以及弯折节点的研究资料基础上,运用ANSYS有限元分析软件,采用3维10结点弹塑性实体单元,同时考虑材料非线性和几何非线性对圆钢管弯折相贯节点的静力性能进行了研究。本文通过运用ANSYS有限元软件对几组不同几何参数(β、γ、τ、θ)弯折节点进行了有限元分析,得出圆钢管弯折相贯节点的破坏模式、破坏特征及极限承载力,并将ANSYS算出的有限元结果和规范公式计算出的极限承载力作对比,进而得出:主管弯折可以提高节点的极限承载力。通过对节点的整个受力过程作分析,得到了塑性区的扩展特征。通过对不同几何参数(β、γ、τ、θ)节点的极限承载力及其荷载-位移曲线进行分析,可得出影响其极限承载力的主要因素,并得出其极限承载力随这些几何参数变化的变化规律,得出一些有用的结论,以供此类节点的工程使用者参考。
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