学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

复杂空间相贯节点试验研究及有限元分析

作　者: 庞岩峰
导　师: 赵阳
学　校: 浙江大学
专　业: 结构工程
关键词: 杭州东站钢管桁架结构钢管相贯节点试验研究有限元分析极限承载力参数分析
分类号: TU392.3
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
下　载: 170次
引　用: 0次
阅　读: 论文下载

内容摘要

空间管结构因其良好的受力性能、优美的外形以及相对低廉的造价,在大跨度结构中得到广泛应用。而节点性能的研究又是空间钢管结构设计的重要环节,因为节点破坏常导致其所连杆件的破坏,通常会导致整个结构的破坏。但目前国内外对钢管相贯节点的研究主要是平面节点或简单规则的空间相贯节点,对于构造复杂的空间相贯节点的研究很少,且各国规范也没有相应节点的设计计算公式。因此对复杂空间相贯节点的研究已成为目前亟待解决的课题。本文以杭州火车东站站房工程和湖州体育场工程为背景,研究这两个工程中若干关键相贯节点的受力性能和承载能力。对杭州东站站房工程中7个关键相贯节点进行足尺试验研究,并对其中3个节点进行内插板对比试验,为杭州东站站房工程钢结构节点设计提供可靠的试验依据,同时对相贯节点的受力性能和应力分布有了更为直观的认识。试验结果表明,各类节点均具有良好的承载能力及足够的安全储备,节点设计安全、可靠；设置内插板对节点受力性能的影响主要有可提高节点极限承载力、改变节点破坏模式、改善节点区应力分布以及减小节点变形等,但内插板对节点受力性能的影响不可一概而论。采用ANSYS有限元软件,对杭州东站进行试验研究的节点进行有限元分析,了解节点受力过程中应力分布、塑性区开展及节点的破坏模态,并确定其极限承载力。将有限元分析结果与试验结果进行比较,结果表明,考虑大变形的弹塑性非线性有限元分析可以较好地模拟试验节点的受力性能。结合湖州体育场钢结构屋盖结构,定义两种新型相贯节点：KTX型和KTK型节点。对这两种节点分别进行了几何参数和荷载效应参数的有限元分析,找出其受力性能、应力分布、破坏模态和承载力的分布规律。研究发现,两类节点在轴力作用下的破坏模式以弦杆管壁塑性破坏模式为主；腹(支)弦杆直径比和弦杆径厚比对节点承载力影响较大,腹(支)弦杆壁厚比对节点承载力的影响不显著。

全文目录

致谢  4-5
摘要  5-6
ABSTRACT  6-8
目录  8-12
第1章绪论  12-22
  1.1 钢管结构及其发展  12
  1.2 钢管节点概述  12-15
  1.3 钢管相贯节点研究发展  15-21
    1.3.1 研究现状  15-18
    1.3.2 研究方法  18-21
  1.4 本文主要研究内容  21-22
第2章钢管相贯节点的非线性有限元分析方法  22-28
  2.1 基本假定  22
  2.2 材料非线性  22-24
  2.3 几何非线性  24-25
  2.4 非线性方程组求解  25-26
  2.5 收敛准则  26-27
  2.6 极限承载力判别标准  27-28
第3章杭州火车东站复杂空间相贯节点试验研究  28-69
  3.1 引言  28-30
    3.1.1 工程概况  28
    3.1.2 结构特点与节点试验的必要性  28-29
    3.1.3 节点试验的目的  29-30
  3.2 试验方案  30-46
    3.2.1 试验节点的选择  30
    3.2.2 缩尺节点试验  30-32
    3.2.3 试件尺寸  32-37
    3.2.4 荷载条件  37-40
    3.2.5 测点布置  40-43
    3.2.6 加载方案  43
    3.2.7 内插板对比试验  43-44
    3.2.8 试验设备  44-46
  3.3 主要试验结果  46-67
    3.3.1 Joint1节点  46-48
    3.3.2 Joint2节点  48-50
    3.3.3 Joint3节点  50-52
    3.3.4 Joint4节点  52-54
    3.3.5 Joint5-1节点  54-56
    3.3.6 Joint5-2节点  56-58
    3.3.7 Joint6-1节点  58-60
    3.3.8 Joint6-2节点  60-62
    3.3.9 Joint7-1节点  62-64
    3.3.10 Joint7-2节点  64-66
    3.3.11 试验结果小结  66-67
  3.4 本章小结  67-69
第4章杭州火车东站试验节点有限元数值模拟  69-103
  4.1 引言  69
  4.2 有限元计算模型  69-71
    4.2.1 有限元模型的建立  69
    4.2.2 单元的选取及网格划分  69-70
    4.2.3 边界条件和加载方式  70-71
  4.3 试验节点的有限元分析结果  71-101
    4.3.1 Joint1节点  71-73
    4.3.2 Joint2节点  73-76
    4.3.3 Joint3节点  76-83
    4.3.4 Joint4节点  83-86
    4.3.5 Joint5-1节点  86-89
    4.3.6 Joint5-2节点  89-91
    4.3.7 Joint6-1节点  91-94
    4.3.8 Joint6-2节点  94-96
    4.3.9 Joint7-1节点  96-98
    4.3.10 Joint7-2节点  98-101
  4.4 有限元计算结果及与试验结果的比较  101-103
第5章杭州火车东站节点内插板对比试验分析  103-116
  5.1 引言  103
  5.2 Joint5节点对比  103-107
    5.2.1 主要试验结果对比  103-105
    5.2.2 有限元分析结果对比  105-107
  5.3 Joint6节点对比  107-111
    5.3.1 主要试验结果对比  107-109
    5.3.2 有限元分析结果对比  109-111
  5.4 Joint7节点对比  111-115
    5.4.1 主要试验结果对比  111-113
    5.4.2 有限元分析结果对比  113-115
  5.5 本章小结  115-116
第6章 KTX型和KTK型相贯节点有限元参数分析  116-144
  6.1 引言  116
  6.2 研究节点的选取  116-117
  6.3 节点几何影响参数  117-118
  6.4 节点破坏模式分类  118-119
  6.5 有限元分析模型  119-122
    6.5.1 边界条件  119
    6.5.2 加载方式  119-120
    6.5.3 单元模型和网格划分  120
    6.5.4 材料性能  120-121
    6.5.5 相贯节点极限承载力判别准则  121-122
  6.6 KTX型节点有限元结果  122-131
    6.6.1 几何参数的影响  122-127
    6.6.2 荷载效应参数的影响  127-131
  6.7 KTK型节点有限元结果  131-142
    6.7.1 几何参数的影响  131-135
    6.7.2 荷载效应参数的影响  135-142
  6.8 本章小结  142-144
第7章结论与展望  144-147
  7.1 全文总结  144-146
  7.2 今后的工作展望  146-147
参考文献  147-151
个人简历及在学校期间所取得的科研成果  151
  作者简历  151
  在学期间取得的科研成果  151

复杂空间相贯节点试验研究及有限元分析

内容摘要

全文目录

相似论文