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Socket节点性能及其单层球面网壳稳定性研究

作　者: 陈耕博
导　师: 范峰
学　校: 哈尔滨工业大学
专　业: 结构工程
关键词: Socket节点半刚性节点弯曲刚度单层球面网壳稳定性
分类号: TU399
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 59次
引　用: 1次
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内容摘要

Socket节点属于一种典型的半刚性节点,由螺栓装配而成,安装方便,造型美观,有广阔的应用前景。然而以往在单层球面网壳的设计中,通常把焊接球节点的单层网壳看作刚接节点网壳,而把类似Socket节点、螺栓球节点这样的由螺栓装配而成的节点的网壳看作是铰接网壳,认为其不具有抗弯能力,因而不被实际工程所采用。实际上,Socket节点具有一定的转动刚度,是介于铰接和刚接之间的一种半刚性节点,是可以应用于实际工程中的。因此针对Socket节点这种典型的半刚性节点的性能以及Socket节点的肋环双斜杆型单层球面网壳的稳定性能展开研究,具有重要的实际意义。Socket节点的弯矩-转角曲线是衡量半刚性节点受力性能的主要依据,也是分析Socket节点网壳的基础。本文利用ANSYS软件建立了精确地节点数值模拟的分析方法,通过与Socket压弯作用下试验结果的对比,表明本文所提出的模拟Socket节点受力性能的数值模拟方法是一种可靠有效的方法。利用上述得到的Socket节点的数值模拟方法,通过研究螺栓直径,垫片直径,螺栓预紧力的大小和所受轴弯应力比的大小等对Socket节点弯矩-转角曲线的影响。应用模拟半刚性梁柱连接的Kishi-Chen三参数幂函数模型,提出了预测Socket节点弯矩-转角关系曲线的公式,并且同样通过与试验结果的对比,验证了此公式的正确性。在此基础上,将获得的Socket节点的弯矩-转角关系曲线引入到单层球面网壳结构的计算模型中,对Socket节点肋环双斜杆型单层球面网壳开展了弹塑性全过程分析,系统考察了网壳的极限荷载和失稳模态等特征响应,并总结了此网壳结构的节点弯曲刚度、跨度和矢跨比、杆件类型、荷载分布形式以及初始几何缺陷等对网壳稳定承载力的影响规律。较为全面的掌握了Socket节点肋环双斜杆型单层球面网壳的稳定性能。

全文目录

摘要  3-4
Abstract  4-8
第1章绪论  8-17
  1.1 课题背景  8-10
  1.2 国内外的研究现状及分析  10-13
    1.2.1 半刚性节点及半刚性节点网壳在国外的发展现状  10-11
    1.2.2 半刚性节点及半刚性节点网壳在国内的发展现状  11-13
  1.3 本文主要研究内容和研究方案  13-17
    1.3.1 研究内容  13
    1.3.2 研究方案  13-17
第2章 Socket节点压弯作用下试验研究与精确数值模拟方法  17-32
  2.1 引言  17
  2.2 Socket节点压弯作用下试验  17-23
    2.2.1 试验方案介绍  17-22
    2.2.2 试验结果  22-23
  2.3 Socket节点压弯作用下的数值模拟  23-31
    2.3.1 ANSYS接触模拟法介绍  23-24
    2.3.2 数值模型的建立  24-27
    2.3.3 Socket节点数值模拟结果与试验结果比较  27-31
  2.4 本章小结  31-32
第3章 Socket节点力学性能研究  32-47
  3.1 引言  32
  3.2 各参数对Socket节点性能的影响  32-36
    3.2.1 螺栓直径的影响  32-33
    3.2.2 垫片直径的影响  33-34
    3.2.3 垫片材料的影响  34
    3.2.4 螺栓预紧力的影响  34-35
    3.2.5 轴弯应力比的影响  35-36
  3.3 Socket节点弯矩-转角关系公式  36-46
    3.3.1 半刚性节点弯矩-转角关系模型介绍  36-38
    3.3.2 Socket节点弯矩-转角关系公式建立  38-46
  3.4 本章小结  46-47
第4章 Socket节点肋环双斜杆单层球面网壳稳定性  47-62
  4.1 引言  47
  4.2 参数分析方案  47-49
  4.3 各参数对Socket节点单层球面网壳结构稳定性的影响  49-60
    4.3.1 节点弯曲刚度的影响  49-51
    4.3.2 跨度和矢跨比的影响  51-53
    4.3.3 杆件截面类型的影响  53-55
    4.3.4 荷载分布形式的影响  55-57
    4.3.5 初始几何缺陷的影响  57-60
  4.4 本章小结  60-62
结论  62-63
参考文献  63-68
致谢  68

Socket节点性能及其单层球面网壳稳定性研究

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