K型间隙方管节点滞回性能的试验研究

论文摘要

我国是一个多地震的国家,地震给我国人民的生命财产造成了巨大的损失,因此对结构在地震作用下的动力性能的研究工作十分重要。随着我国经济的发展,尤其是最近几年,空心钢管HSS结构在我国得以广泛的应用。对管节点静力性能已经开展了大量的研究工作,并且研究成果已经比较成熟,但对节点在往复轴向荷载作用下工作性能的研究却很少。我国对方管节点在往复轴向荷载作用下的滞回性能只对T型方钢管进行过试验研究,对其他几何型式的方管节点还没有进行过滞回性能的试验研究。基于此本文对K型间隙方管节点在轴向荷载作用下的滞回性能进行了试验研究,共进行了7个K型间隙方管节点的伪静力试验。对试验过程和试验结果进行了详细的分析整理,并采用ANSYS程序对试验进行模拟。具体进行了以下几个方面的工作:(1)对K型间隙方管节点进行ANSYS建模,分析主要参数对节点滞回性能的影响,验证了试验的可靠性。同时考虑实验室现有条件,确定预做试验节点的几何参数,并分析其静力性能。(2)进行了K型间隙方管节点在支杆端部往复轴向荷载作用下的伪静力试验,考察了不同支弦杆宽度比β和不同间隙尺寸下节点的滞回性能,对试验方法和试验现象进行了详细的描述和总结。(3)基于试验结果,分析K型间隙方管节点在往复荷载下的破坏机制、滞回曲线、骨架曲线、变形能力、承载力、耗能能力及刚度退化。结果表明,K型间隙方管节点延性好,抗震性能好。(4)采用两种考虑焊缝对节点性能影响的方法对试验进行了有限元模拟,对典型节点进行了全过程分析,验证了利用ANSYS分析节点在往复荷载作用下工作性能的可行性。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 概述
• 1.2 直接焊接方钢管节点的分类及失效模式
• 1.2.1 直接焊接方钢管节点的分类
• 1.2.2 直接焊接钢管节点的失效模式
• 1.3 直接焊接钢管节点的研究现状
• 1.3.1 国外研究状况
• 1.3.2 国内研究状况
• 1.4 本文研究工作
• 第2章 K 型间隙方管节点有限元分析
• 2.1 概述
• 2.2 有限元模型建立中若干问题的确定
• 2.2.1 单元类型
• 2.2.2 钢材的本构关系
• 2.3 有限元程序验证
• 2.4 试验中节点加载模式选择
• 2.5 K 型间隙节点滞回性能的初步分析
• 2.5.1 节点弦杆表面关键点的研究
• 2.5.2 支杆宽度对滞回性能的影响
• 2.5.3 支杆壁厚对节点滞回性能的影响
• 2.5.4 两支杆间隙对节点滞回性能的影响
• 2.5.5 对预做试件静力分析
• 2.6 本章小结
• 第3章 K 型间隙方管节点滞回性能的试验研究
• 3.1 试验的目的及思路
• 3.1.1 试验目的
• 3.1.2 试件的设计思路
• 3.2 试件设计
• 3.2.1 节点形式及尺寸
• 3.3 试件的材性试验
• 3.4 试验方案
• 3.4.1 试验加载装置
• 3.4.2 测试方案
• 3.4.3 试验加载制度
• 3.5 试验现象及破坏规律
• 3.5.1 试验现象
• 3.5.2 试件破坏规律
• 3.6 本章小结
• 第4章 K 型间隙方管节点的试验数据分析
• 4.1 概述
• 4.2 滞回曲线
• 4.3 骨架曲线
• 4.4 变形能力分析
• 4.5 承载力分析
• 4.6 刚度退化
• 4.7 能量耗散
• 4.8 轴力分析
• 4.9 本章小结
• 第5章 试验节点的有限元模拟
• 5.1 有限元模型
• 5.1.1 不考虑焊缝有限元结果与考虑焊缝影响壳元结果比较
• 5.1.2 Solid 95 实体单元计算结果与试验结果比较
• 5.2 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 附录1 试件各关键点滞回曲线图
• 攻读学位期间发表的学术论文
• 致谢