钢框架梁柱端板连接有限元分析

针对不同细部参数的梁柱端板连接节点进行非线性有限元分析,研究端板厚度、螺栓直径、螺栓排距和梁截面高度等因素对节点受力性能的影响.结果表明：增大端板厚度、螺栓直径、梁截面高度,减小螺栓排距,则节点的初始连接刚度和极限弯矩承载力均有显著提高,但转动能力降低.文中还运用正交试验设计的方法,分析各因素在不同水平组合下对节点初始转动刚度和极限弯矩承载力的影响程度,得出各因素的最优水平组合,针对正交试验的各因素进行回归分析,得出初始转动刚度和极限弯矩承载力与影响因素相关关系的近似经验公式.     

不锈钢构件高强度螺栓连接节点承压性能的影响因素

应用有限元软件ANSYS对不锈钢构件螺栓盖板连接节点承压性能的影响因素进行了有限元分析,并将欧洲规范与文献中试验数据进行了对比.计算结果表明：不锈钢构件螺栓抗剪连接的承压承载力随板厚、螺栓直径及端距的增大而增大,当螺栓直径和端距增加到一定数值,则承压承载力的提高逐渐减弱.     

外伸式端板连接M-θ关系曲线控制参数的研究

针对低、多层钢框架中常用的外伸端板螺栓连接节点的受力性能在以往的试验数据和数值仿真分析的基础进行了深入研究，在此基础上提出了采用极限模态控制法的三参数M—θ曲线方程，其计算结果与试验结果有着较高的吻合性，并可依据此方程，在知道连接节点的几何参数和材料性能的情况下计算出节点的M—θ曲线，为工程设计实践提供依据．     

钢框架梁柱端板连接腹板开孔型节点的受力特性

对梁柱端板连接标准型和腹板开孔型节点进行了非线性有限元分析,研究了腹板开孔参数对节点区应力分布、屈服时应力应变发展变化及节点的弹性极限承载力的影响,对不同开孔尺寸节点的力学性能进行了分析比较,探讨了端板厚度、螺栓、开孔参数对端板上应力分布的影响．结果表明,梁柱端板连接腹板开孔型节点的细部构造对其受力影响较大,采用合理的细部构造形式有利于降低应力集中．改善节点的应力分布,使之受力均匀合理．     

高强螺栓抗剪连接件推出试验数值模拟

在预制混凝土板中采用可拆卸螺栓连接是缩短施工时间、优化施工工艺的方法之一。提出一种新的螺栓连接件形式,利用ABAQUS有限元软件对连接件推出试验进行了精细化的有限元模拟,并分析了不同参数下的荷载-滑移曲线和破坏行为。提出的精细化有限元数值模拟方法能够较为准确地再现高强螺栓抗剪连接件推出试验的受力性能和破坏模式。通过有限元模拟可知,在预紧力和螺杆直径满足抗剪要求的前提下,螺栓连接件推出试验的荷载-滑移曲线受螺栓预紧力大小、混凝土板预留孔径大小的影响较大,而基本不受螺栓螺杆直径的影响。     

一种新型单层网壳节点的力学性能研究

针对空间网壳结构提出了一种适用于矩形杆件的新型焊接端板节点. 为研究该节点的力学性能,制作了一个1∶2的缩尺模型进行静载试验研究,试验得到了节点荷载-应变曲线、荷载-位移曲线及破坏模式,结果表明节点应力水平较低,构造合理;在对有限元分析结果进行验证之后,分析了节点变形、破坏形态、应力应变分布及传力机理随节点端板厚度t₂与杆件壁厚t₁之比、水平夹角α、平面外角度β的变化规律,分析结果表明,该节点形式有较高的承载能力,其中水平夹角α对节点极限承载力影响较大,且在60° 前后影响作用不同;最后,基于有限元分析结果提出了该类型节点的极限承载力计算公式,可供设计参考.      

钢管混凝土风电塔架球式节点的力学性能分析

为寻找更适合钢管混凝土格构式风电塔架的节点形式，开展了2个法兰盘球型分支节点和2个法兰盘螺栓球节点模型的静力试验，并对其进行有限元分析，以球台高度和厚度为变化参数，分别对比了2种节点的破坏模式、法兰盘等效应力分布、腹杆轴力-变形曲线等.研究结果表明：法兰盘球型分支节点的破坏模式为高强螺栓剪切破坏，法兰盘螺栓球节点的破坏模式为球台焊缝撕裂破坏和屈曲-撕裂破坏；与法兰盘球型分支节点相比，法兰盘螺栓球节点的法兰盘和球台的等效应力分布均匀，材料利用率较高，其最大应力绝对值分别提高了19%、52%，承载能力较强；腹杆轴力-变形曲线的塑性阶段长，延性较好；对球台高度或厚度的变化反映在节点极限承载力上更敏感，有更高的极限承载力；法兰盘螺栓球节点有进一步推广应用的价值.     

火灾下外伸端板连接的局部屈曲

为深入揭示端板及加劲肋厚度对节点在火灾下失效模式的影响,采用弹塑性理论对端板承拉区的受力状态进行了分析,得到了形成2组及1组塑性铰的条件,并用非线性有限元分析方法进行了验证．研究表明,端板较薄时,随温度升高,将在其承拉区形成2组塑性铰,产生塑性弯曲大变形,导致梁的大转动和受压翼缘严重局部屈曲;端板较厚且加劲肋较薄时,将形成1组塑性铰,加劲肋屈曲导致节点失效．火灾下节点塑性铰形成的条件与常温下相同,但破坏方式更多地表现为严重的局部屈曲．因此,应适当增大端板及加劲肋厚度,以防止或减少局部屈曲的发生。提高节点的耐火极限．     

冷弯薄壁型钢钢板-螺栓梁柱节点的力学性能分析

为了观察不同梁、柱截面尺寸冷弯薄壁型钢钢板一螺栓节点静力性能的影响因素,采用AN—SYS软件对连接进行非线性有限元分析,研究3种梁柱腹板的节点螺栓间距、连接板厚度、腹板厚度和翼缘宽度等因素对其连接性能的影响．结果表明,梁柱腹板宽度、连接板厚度、梁柱腹板厚度是影响该连接节点静力性能的有效因素,而改变螺栓间距、梁柱翼缘宽度对节点的初始刚度和极限承载力的影响都不明显．给出了3种截面形式节点的设计建议,并对节点滞回性能进行了初步探讨,提出了滞回性能指标分析结论．     

圆钢管-横向板相贯连接节点轴向刚度研究

为了研究圆钢管-横向板相贯节点的轴向初始刚度,在分析传力方式和局部变形特点的基础上,建立了用于T形节点、十字形节点刚度计算的半圆拱模型、圆环模型,推导了节点刚度理论式.运用麦克劳林级数将理论式中的复杂函数简化为指数函数与幂函数的乘积,再考虑到板管厚度比的影响,利用多元回归分析技术,获得T、十字形节点的轴向初始刚度参数化计算式.研究结果表明:节点轴向初始刚度与弹性模量和主管直径成正比,与板管厚度比呈对数函数关系,与主管径厚比、宽径比(板宽与管直径比)呈相互影响的幂函数、指数函数关系;弯矩和剪力并不影响弹性受力状态下的节点轴向初始刚度,计算式所得初始刚度值与有限元结果的相对误差小于10%.     

撞击荷载作用下盾构隧道接头螺栓失效及参数分析

为了研究高速列车脱轨撞击盾构隧道时接头螺栓参数对螺栓失效和管片的影响. 基于ABAQUS有限元软件,建立了盾构隧道管片衬砌分块拼装式模型,利用时速200 km/h列车12.5° 斜向撞击荷载曲线,通过设置接触面单元和具有抗拉、抗剪、抗弯3种刚度组合的连接单元,近似模拟了盾构隧道接缝混凝土接触效应和螺栓连接效应,开展了不同螺栓直径和不同螺栓强度级别下管片接头螺栓的失效研究. 研究结果表明:在列车撞击荷载作用下,接头螺栓主要发生拉伸失效和剪切失效两种失效状态,失效后螺栓拉力和剪力降低为0,并且螺栓失效一般是相对列车行进方向相继出现的;拉伸失效通常出现在被撞块后端纵向螺栓,而被撞块环向螺栓和前端纵向螺栓一般发生剪切失效;各螺栓发生失效的时间随着接头螺栓强度级别的提高或螺栓直径的增大有所延后;不同螺栓参数下被撞块管片位移极大值均在6 cm左右,提高接头螺栓的强度级别和增大螺栓直径,将减小被撞块管片最终位移较大值区域面积以及最终位移极大值的数值,但管片最终位移极大值数值的减幅在10%以内,说明改变螺栓参数无法明显减小管片最终位移.      

输电塔节点初始转动刚度研究

为了研究钢构件节点的初始转动刚度对输电塔受力性能的影响,采用ANSYS建立了附带角钢节点的输电塔有限元模型,对节点半刚性做参数对比研究,给出了基于初始转动刚度的节点半刚性指标,并以此对典型输电塔节点进行评价。有限元计算结果表明:节点初始转动刚度和极限弯矩受肢厚影响显著,螺栓节点板表现为半刚性连接。因此,在设计输电塔时,需考虑输电塔应力状态受节点的影响。     

大直径塔筒纵向法兰连接中高强螺栓群受力情况研究

大型电视塔塔筒结构中,大直径圆筒一般用纵向法兰板和摩擦型高强螺栓拼接为受力整体,在工程当中一般不考虑连接的不连续性而仍把结构视为连续圆筒,先进性整体分析得出结构的应力然后再确定螺栓规格和尺寸,由于这种连接螺栓数量众多,接触复杂,因此确定摩擦面和高强螺栓的受力状况十分困难.所以对于这种连接的整体性和螺栓群的受力情况及其分布规律还没有确定性的结论,目前这方面的研究资料相对较少,借助有限元软件对这种连接形式作了分析,得出了法兰接触面上的剪应力分布特点和螺栓内力分布规律.     

环口板加固T型方钢管节点滞回性能的试验研究

为了评价加固后空心钢管结构中焊接管节点的抗震性能,实验研究了环口板加固T型方钢管节点的滞回性能.对2个环口板加固T型方钢管节点和2个对应的未加固节点试件进行了轴向反复荷载作用下的拟静力滞回性能试验.试验测试结果表明:采用环口板加固的T型节点,可以将破坏发生的部位由未加固节点的主支管焊趾处转移到加固节点的环口板与主管表面焊缝处;环口板加固后的节点滞回曲线更加饱满,具有更好的抗震性能;加固后T节点的延性系数比未加固节点的延性系数明显增加,两组加固后的T节点分别提高了:受压阶段34%、100%;受拉阶段33%、145%.      

钢管混凝土外加强环节点抗震性能有限元分析

钢管混凝土结构节点的抗震性能的研究一直受到人们的重视,低周反复加载试验结果指出,加强环式节点滞回曲线饱满且稳定,但同时也发现,在节点域会出现鼓胀现象.为了解释这一现象,对加强环式节点进行了低周反复加载非线性模拟分析.分析内容包括节点的滞回耗能指标、节点域变形及节点域塑性扩展三部分.研究指出:(1)节点的滞回曲线饱满稳定,耗散系数都在2.0以上,表明节点整体延性很好;(2)腹板焊缝孔开孔过大,节点滞回曲线有不重合现象,可见腹板焊缝孔尺寸需要控制;(3)节点域柱壁有明显的变形,规律与滞回曲线相似,表明节点滞回曲线主要是由柱壁变形而非梁端塑性变形贡献的;(4)在反复荷载作用初期,环板就出现了贯穿的塑性带,而在相隔相当长的荷载循环之后,梁面上才有塑性出现.由于在反复荷载作用下,节点域发生了明显的变形,且在环板上形成贯穿的塑性带.     

具有拼接钢主梁的钢混双面组合梁受力性能研究

研究对象为具有拼接钢主梁的钢与混凝土双面组合连续梁,钢主梁段采用翼缘板和腹板盖板由高强螺栓拼接。理论分析了拼接截面的弹性、塑性极限承载力及其受力变形特征;通过有限元分析软件ANSYS建立拼接节点的实体模型,得到拼接节点的弯矩转角曲线。依据得到的拼接节点本构关系,分别建立拼接钢主梁的两跨连续组合梁和无拼接的两跨连续组合梁的有限元模型,分析对比二者的变形能力及承载性能:当荷载较小时,两种不同拼接方式的连续组合梁具有相同的结构刚度;随荷载的增加,克服高强螺栓提供的摩擦力后,拼接节点开始表现出半刚性特性,拼接组合梁刚度将逐渐减小。结果表明,在满足组合梁结构强度和刚度的前提下,合理的钢主梁半刚性连接设计可用来增强组合梁结构的变形能力。结论可供高强螺栓拼接钢主梁的钢与混凝土组合梁设计计算参考。     

格构式钢管混凝土风电塔架双拼节点性能研究

为了掌握钢管混凝土双肢拼接节点的破坏机理和力学性能,进行了6个钢管混凝土双肢拼接节点缩尺模型的静力试验研究,并在此基础上采用ABAQUS进行了有限元的非线性分析.通过塔柱径厚比、节点板厚度和有无加劲板3个参数的变化,对节点的破坏模式、节点板的等效应力等性能指标进行了分析.研究结果表明:无加劲板节点的破坏区在节点板上,加劲板节点的破坏是由于压杆失稳而引起;加劲板节点的承载力大于无加劲板节点,但对节点板的厚度、初始偏心和塔柱径厚比等因素的敏感度降低,无加劲板节点的节点板高应力区集中在节点板中段下部区域和拉腹杆下方的区域;加劲板节点的节点板高应力区集中在节点板中段下部区域;如果腹杆不发生屈曲破坏,当塔柱径厚比27.4时,节点板厚度相同,塔柱径厚比增大,节点承载力下降,当27.4时,节点板厚度增加,节点承载力下降幅度减小;当节点板与塔柱壁厚比2时,节点承载力随着的增大而增加,当2时,塔柱壁厚增加,承载力增加幅度减小.      

基于节点耦合技术的螺栓强度可靠性分析

针对基于非线性MPC接触方法的螺栓强度可靠性分析耗时长,效率低的问题,提出一种基于节点耦合技术和响应面法的螺栓强度可靠性分析方法.以某地铁司机室座椅连接螺栓为研究对象,首先根据节点耦合技术模拟接触行为建立其有限元模型并进行强度分析;其次将分析结果与螺栓强度的接触非线性分析结果进行对比;最后,参数化座椅连接螺栓节点耦合模型,对设计变量进行中心复合设计,拟合螺栓强度的多项式响应面函数,根据应力-强度干涉理论建立极限状态函数,采用拉丁超立方抽样方法对螺栓强度进行可靠性分析.实验结果表明:可以采用节点耦合技术模拟接触行为,同时,该可靠性分析方法能在极大程度上节省螺栓强度可靠性分析所用的时间.     

门式刚架梁柱节点的合理计算

目前普遍采用的门式刚架斜梁与柱的连接端板及高强度螺栓的计算方法有较大的安全隐患,本文通过理论计算分析,提出改进建议,以便今后可安全合理地应用《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》.     

弹性分开式扣件板下组合刚度理论模型设计方法

为探究弹性分开式扣件系统板下组合刚度的科学设计方法,明确传统计算模型（简称传统模型）的设计误差并提高设计精度,提出了一种基于非线性弹性地基梁的板下组合刚度理论计算模型（简称理论模型）. 首先,将弹性垫板非线性弹性引入地基梁系统中,并将梁段划分为多个计算单元,从而建立反映铁垫板实际变形特征与板下支承特征的板下组合刚度理论模型,并采用中点刚度法求解锚固螺栓紧固扭矩与列车荷载施加过程中铁垫板的变形曲线与板下组合刚度;其次,采用力学试验机测试DZ Ⅲ型扣件系统在真实服役状态下铁垫板的变形与组合刚度,验证本文理论模型的正确性;最后,分析传统模型与理论模型在不同安装状态（螺栓扭矩）、铁垫板设计参数（铁垫板厚度、锚固螺栓间距）下的板下组合刚度,明确传统模型设计误差在不同铁垫板设计参数下的变化规律. 对比分析表明:由于未考虑铁垫板变形与板下垫板非线性弹性的影响,传统模型在安装扭矩范围（150 ~ 250 N?m）内的设计误差范围为37.75% ~ 94.27%,已无法满足工程设计的误差要求;本文提出的理论模型最大误差仅为2.91%,符合工程设计要求;铁垫板厚度较低或螺栓间距较宽时,铁垫板实际变形状态与传统模型中的计算假设差异将被放大,传统模型的设计误差也将进一步变大.