等宽T型方管节点侧壁屈曲承载力研究

论文摘要

目前钢管结构已发展成为几种常用的结构形式之一。与其他结构形式相比,它具有一些内在的优点,其优越性已在国内外许多重大工程中得到体现。但在管结构设计及应用中仍存在许多问题尚未解决。节点设计是管结构设计的核心问题。方管节点受力复杂,影响因素较多,故在分析它的极限承载力时很难得到精确的解析解,通常采用试验手段结合有限元数值模拟进行研究。 等宽T形方管节点是一种简单,常用的节点,国内外在这方面研究很多,得到的分析计算方法也多种多样,但不统一。各种方法均有各自的优缺点。特别是在等宽T形方管节点侧壁屈曲极限承载力计算中,各国规范差别很大,且对其受力机理目前未得到一个统一的观点。对它进行理论或实验研究时一般采用简支梁方案或集中力方案,但二者均有不足之处,因此由上述两方案得出的结果有待于进一步推证。 本文采用大型有限元计算软件ANSYS6.1对等宽T形方管节点的侧壁屈曲现象加以研究,所采用的研究方案为存在初始弯曲的集中力方案,该方案弥补了集中力方案和简直梁方案的不足,比较接近实际受力情况。在数值计算中,考虑了模型的初始几何缺陷,初弯曲及主管轴向力的影响,对所得计算结果加以回归分析,得到了较为合理的侧壁屈曲极限承载力计算公式。同时,发现主管的轴向拉力对侧壁屈曲极限承载力有不利影响,这与传统的看法完全不同。对此本文专门进行了论证,分析,并提出了自己的看法。

论文目录

• 1 绪论
• 1.1 管结构的简介及特点
• 1.2 管结构的分类
• 1.3 方管节点的研究
• 1.4 本文的研究内容及研究意义
• 2 T形方管节点极限承载力的非线性有限元分析
• 2.1 非线性有限元分析简介
• 2.2 管节点非线性有限元分析需考虑的因素
• 2.3 几何模型尺寸
• 2.4 单元类型的选取
• 2.5 平面4节点塑性有限应变壳单元（shell181）
• 2.6 网格划分
• 2.7 几何非线性
• 2.8 材料非线性本构关系
• 2.9 荷载控制
• 2.10 边界条件
• 2.11 收敛或发散判断准则
• 2.12 极限承载力判别准则
• 2.13 非线性方程组的求解过程
• 2.14 有限元分析模型
• 3 方管节点有限元分析的有效性验证
• 3.1 T形方钢管相贯节点有限元模型的建立
• 3.2 T形方钢管相贯节点计算模型的编制
• 3.3 T形方钢管相贯节点极限承载力有限元计算结果的分析
• 4 非线性有限元分析的结果
• 0而观察极限承载力p_u的变化情况。'>4.1 仅变主管厚度t₀而观察极限承载力p_u的变化情况。
• 1而观察极限承载力p_u的变化情况'>4.2 仅改变支管高度h₁而观察极限承载力p_u的变化情况
• 0而观察其极限承载力p_u的变化情况'>4.3 仅变主管高度h₀而观察其极限承载力p_u的变化情况
• 0而观察其极限承载力p_u的变化情况'>4.4 仅变主管和支管宽度b₀而观察其极限承载力p_u的变化情况
• 1而观察其极限承载力p_u的变化情况'>4.5 仅变支管厚度t₁而观察其极限承载力p_u的变化情况
• 4.6 对数据进行整体回归，并得出极限承载力计算公式
• 4.7 本文公式与规范公式及公式（1.6）的比较
• 5 主管轴向压力和拉力对节点极限承载力的影响
• 6 结论的分析与展望
• 6.1 对影响等宽T形方管节点极限承载力的因素的分析
• 6.2 主管拉力对节点极限承载力不利影响的分析
• 6.3 本文工作的总结
• 6.4 本文建议
• 展望
• 致谢
• 参考文献