考虑焊接残余应力的方钢管混凝土柱—钢梁节点抗震性能研究

论文摘要

1994年美国Northridge和1995年日本Kobe地震中大量抗弯钢框架焊接节点出现脆断的事实表明,焊接残余应力是导致这种脆性破坏的重要因素之一。因此研究焊接残余应力对梁柱焊接节点承载状态的影响对于保证钢结构的抗震安全具有重要意义。本文主要研究焊接残余应力对梁柱焊接节点抗震性能的影响,主要工作包括以下两个方面:1)建立了计算梁柱焊接节点的三维有限元模型。考虑梁柱节点焊缝中的残余应力,利用大型有限元分析软件ANSYS,模拟了实际钢结构梁柱焊接节点上的残余应力。2)在考虑和忽略焊接残余应力影响的情况下进行了梁柱焊接节点的抗震性能分析。研究结果表明:对于梁柱焊接连接节点,残余应力的存在对于单调加载下节点的性能无明显影响,在作用反复荷载情况下,节点延性降低、刚度和强度降低、抗震性能也有所降低。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 钢管混凝土结构及节点研究现状综述
• 1.1.1 钢管混凝土结构的发展历史
• 1.1.3 方钢管混凝土柱－钢梁节点的相关研究现状
• 1.2 强震下钢结构脆性断裂及其破坏特点
• 1.2.1 脆性断裂的原因及分析
• 1.3 焊接结构出现脆性断裂的原因
• 1.4 选题背景
• 1.5 本文研究的意义和主要内容
• 1.5.1 本文研究的意义
• 1.5.2 本文所研究的主要内容
• 第二章 焊接残余应力概述
• 2.1 概述
• 2.2 残余应力产生
• 2.3 焊接残余应力综述
• 2.4 焊接残余应力的成因
• 2.4.1 纵向残余焊接应力
• 2.4.2 横向残余焊接应力
• 2.4.3 厚度方向的焊接残余应力
• 2.4.4 焊接残余应力成因
• 2.5 影响焊接残余应力产生的主要因素
• 2.6 焊接残余应力对焊接结构的影响
• 2.7 国内外关于焊接残余应力的研究
• 2.8 本章小结
• 第三章 钢管混凝土柱－钢梁节点抗震性能评价指标
• 3.1 骨架曲线
• 3.2 位移延性系数
• 3.3 刚度退化
• 3.4 强度退化
• 3.5 耗能能力
• 3.5.1 能量耗散系数
• 3.5.2 等效粘滞阻尼系数
• 3.6 本章小结
• 第四章 ANSYS 有限元基本理论分析
• 4.1 三维非线性有限元的基本理论
• 4.1.1 增量本构方程的基本思想
• 4.1.2 小应变条件下增量本构方程的推导
• 4.2 节点有限元模型的建立
• 4.2.1 定义材料属性
• 4.2.2 模型的建立和网格的划分
• 4.3 材料的本构关系
• 4.3.1 钢材的本构关系、破坏准则
• 4.3.2 混凝土本构关系、破坏准则及相关参数的确定
• 4.4 网格划分及节点耦合
• 4.4.1 网格划分
• 4.4.2 节点耦合
• 4.5 边界条件的模拟与加载方式
• 4.5.1 边界条件的模拟
• 4.5.2 加载方式
• 4.6 非线性求解方法
• 4.6.1 非线性求解方法
• 4.6.2 非线性求解级别
• 4.6.3 收敛或发散判断准则
• 4.7 本章小结
• 第五章 钢管混凝土柱－钢梁节点有限元分析、后处理
• 5.1 单调加载的非线性有限元分析
• 5.1.1 单调荷载作用下荷载位移曲线
• 5.1.2 单调荷载作用下应力分析
• 5.2 循环加载的非线性有限元分析
• 5.2.1 节点滞回曲线
• 5.2.2 低周往复荷载作用下应力分析
• 5.2.3 节点骨架曲线
• 5.2.4 有限元模型节点的位移延性系数
• 5.2.5 节点的刚度退化系数
• 5.2.6 节点的强度退化系数
• 5.2.7 节点的耗能指标分析
• 5.3 本章小结
• 结论及展望
• 结论
• 建议
• 展望
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间取得的研究成果
• 获奖情况
• 致谢