空间方钢管相贯节点的应力集中系数分析

论文摘要

应力集中系数是用来描述节点热点应力幅,进而分析节点疲劳性能的重要参数。目前在我国,对相贯节点应力集中系数的研究大部分集中于形式简单的平面管节点,而对于空间复杂型方钢管节点应力集中系数的研究则偏少。本文针对这一问题,采用Ansys建模分析法,对空间KKK型方钢管相贯节点应力集中系数进行了分析。(1)参照大量国内外文献,确定了对KKK型节点应力集中系数进行分析时所需选用的单元模型、几何参数、荷载形式、加载方法,以及Ansys模型的网格划分规则。(2)通过力学公式计算各节点模型应力集中系数,进而使用单参分析法对所得数据进行分析,然后通过图表的形式展现KKK型节点在承受三种荷载作用下,β、γ、τ、θ各个几何参数对其腹杆、弦杆应力集中系数的影响规律。(3)根据前文计算所得数据,使用origin数学软件对KKK型节点腹杆、弦杆处的应力集中系数进行拟合,得出KKK型节点在分别承受轴力、平面内弯矩、平面外弯矩情况下,腹杆、弦杆处的应力集中系数计算公式。然后比照Ansys分析所得数据对计算公式进行误差分析,验证各计算公式的误差范围及准确性。(4)使用本文所得公式,对某实际工程中相同形式的钢管节点进行计算,与Ansys软件分析此节点应力集中系数所得数据进行比对,进一步验证本文所得公式的准确性。本文得出了KKK型方钢管相贯节点各几何参数对其应力集中系数的影响规律,以及节点应力集中系数计算公式,对于往后相同形式节点设计中各几何参数的选取以及疲劳性能的计算具有一定的参考价值。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 相贯节点简介
• 1.1.1 相贯节点的优点
• 1.1.2 相贯节点的分类
• 1.1.3 钢管节点的工程应用
• 1.2 相贯节点应力集中问题研究现状
• 1.2.1 管节点产生应力集中的原因
• 1.2.2 国外管节点应力集中问题研究现状
• 1.2.3 国内管节点应力集中问题研究现状
• 1.3 本文研究的意义
• 1.4 本文研究的内容
• 第二章 KKK型相贯节点力学模型的建立
• 2.1 相贯节点的应力分析
• 2.1.1 相贯节点名义应力
• 2.1.2 相贯节点热点应力
• 2.1.3 应力集中系数
• 2.1.4 有限元求解流程
• 2.1.5 应力集中系数计算公式
• 2.2 KKK型相贯节点几何模型以及参数的选取
• 2.2.1 节点形式与几何参数符号
• 2.2.2 管节点各几何参数取值
• 2.3 KKK型管节点模型的建立
• 2.3.1 单元的选择
• 2.3.2 加载方式及边界条件
• 2.4 有限元模拟可靠性的验证
• 2.4.1 选取节点模型几何参数
• 2.4.2 K型方管节点有限元模型的建立
• 2.4.3 模型可靠性分析
• 第三章 参数对KKK节点应力集中系数的影响
• 3.1 引言
• 3.2 T值对KKK型方钢管节点应力集中系数的影响
• 3.2.1 承受轴力荷载作用
• 3.2.2 承受平面内弯矩作用
• 3.2.3 承受平面外弯矩作用
• 3.2.4 三种加载形式下,τ值对弦杆、腹杆SCF影响程度比较
• 3.3 B值对KKK型方钢管节点应力集中系数的影响
• 3.3.1 承受轴力荷载作用
• 3.3.2 承受平面内弯矩作用
• 3.3.3 承受平面外弯矩作用
• 3.3.4 三种加载形式下,β值对弦杆、腹杆SCF影响程度比较
• 3.4 Γ值对KKK型方管相贯节点应力集中系数的影响
• 3.4.1 承受轴力荷载作用
• 3.4.2 承受平面内弯矩作用
• 3.4.3 承受平面外弯矩作用
• 3.4.4 三种加载形式下,γ值对弦杆、腹杆SCF影响程度比较
• 3.5 （?）取值对KKK型方钢管节点应力集中系数的影响
• 3.5.1 承受轴力荷载作用
• 3.5.2 承受平面内弯矩作用
• 3.5.3 承受平面外弯矩作用
• 3.5.4 三种加载形式下,θ值对弦杆、腹杆SCF影响程度比较
• 1值对KKK型方钢管节点应力集中系数的影响'>3.6 （?）₁值对KKK型方钢管节点应力集中系数的影响
• 3.6.1 承受轴力荷载作用
• 3.6.2 平面内弯矩作用
• 3.6.3 平面外弯矩作用
• 3.7 本章小结
• 第四章 通过回归分析得出参数方程
• 4.1 根据参数建立参数方程的拟合函数
• 4.2 KKK型方钢管相贯节点应力集中系数方程
• 4.3 应力集中系数方程误差校验
• 第五章 KKK型节点应力集中系数实际工程算例
• 5.1 工程概况
• 5.2 结构布置及计算节点的选取
• 5.3 节点应力集中系数分析
• 5.4 本章小结
• 第六章 结论与建议
• 6.1 研究结论
• 6.2 建议
• 参考文献
• 致谢信
• 攻读学位期间发表的学术论文