钢管塔架K型加肋节点的承载力分析

通过试验对1／4加肋K型钢管插板连接节点的极限承载力进行了研究,同时借助有限元分析了主管壁厚,环板宽度和厚度以及不同加肋方式对节点极限承载力的影响。在此基础上根据试验和有限元结果以及节点的破坏模式提出了适用于估算此类节点极限承载力的极限分析模型和建议公式。结果表明：加肋K型钢管插板连接节点的承载力受主管壁厚和环板宽度和厚度的影响较大,且分主管控制和环板控制2种情况来讨论。采用的四铰破坏机理和五铰破坏机理极限分析模型能较好的反映此类节点的受力性能。     

钢管混凝土柱隔板贯通节点局部抗拉性能研究

钢管混凝土柱隔板贯通节点局部抗拉性能研究对改进方钢管混凝土柱与钢梁受拉翼缘的结构性能具有重要意义。文章基于7个十字形隔板贯通节点试件的静力拉伸试验,考虑几何非线性、钢材与混凝土接触非线性和各种材料非线性等多重非线性因素,采用ANSYS有限元软件建立三维实体模型,对隔板贯通节点进行了单调加载分析。结果表明:有限元分析得到的荷载-位移曲线与试验结果吻合较好;与试验值相比,节点屈服承载力有限元计算值的误差均在5%以内,极限承载力有限元计算值的误差小于14%。有限元分析结果可为隔板贯通节点承载力计算公式与设计方法的研究提供参考。并提出了改进节点局部抗拉性能的设计建议。     

负偏心对钢管插板K型节点承载力的影响

对主管规格为219mm×6mm有负偏心作用的1/4加肋钢管插板连接的极限承载力进行了试验研究,根据试验结果提出了等效受力模型,在此基础上研究了有负偏心的1/4（1/2）和全环形加强板钢管插板连接的K型节点的主管轴力、主管管壁弯矩和剪力三者之间的相互关系,并利用有限元软件分析了各参数对节点极限承载力的影响,在此基础上提出了此类节点的建议公式并与试验结果进行了比较。结果表明：建议公式表面看是反映两两之间的相互关系,实际上是反映了主管轴力、主管管壁弯矩和剪力三者之间的关系,建议公式能较好的估算节点承载力的上限值。     

输电钢管塔空间KK型管板连接节点极限承载力

空间KK型管板连接节点作为输电钢管塔中最主要的节点型式,其安全性是整个塔架结构安全的重要保证。相比较于平面K型节点,在考虑实际结构中节点空间效应后的KK型节点的受力性能更为复杂。在平面K型管板节点的试验研究基础上,对两类空间KK型管板节点展开参数化分析,重点讨论了节点几何尺寸参数和主管轴压应力比等因素对节点极限承载力的影响变化规律。结合大量有限元参数分析所得计算结果,并综合考虑各种因素对节点极限承载力的影响,提出了空间KK型管板连接节点在主管管壁局部屈曲破坏模式下的极限承载力建议计算方法。     

异形钢管混凝土组合柱-钢梁顶底角钢连接节点抗震性能研究

为研究异形钢管混凝土组合柱-钢梁顶底角钢连接节点的抗震性能,对节点试件进行低周往复荷载试验及ANSYS非线性有限元分析.结果表明:破坏源于节点区钢梁翼缘屈曲,顶底角钢屈服形成塑性铰,节点产生大转动变形;各试件滞回曲线较为饱满,呈倒“S”形,延性系数均大于2.55,节点具有较好的耗能能力;角钢厚度、高强螺栓直径对节点承载力和变形能力影响显著,增大角钢厚度及高强螺栓直径,节点延性系数略有降低,但极限承载力明显提高;有限元节点应力分布及破坏特征与试验现象基本一致,屈服承载力、极限承载力有限元计算值与试验值吻合较好;轴压比对节点抗震性能影响较小,相较于螺栓性能等级,钢材强度等级对节点刚度及承载力影响更为显著.     

K型钢管—板节点受力性能与承载力计算方法

钢管-板连接节点是钢管输电塔常用的节点型式,但目前对其受力性能的研究还不够深入,缺乏相应可供工程设计使用的计算分析方法。采用ANSYS程序建立了K型钢管-板连接节点的有限元模型,对Kim所进行的系列节点试验进行了模拟对比分析,验证了有限元模型的合理性;通过变参数分析考查了K型钢管-板节点受力性能和节点破坏模式,研究了几何参数、主管应力比、加劲构造等对节点极限承载力的影响规律。在此基础上,提出了考虑支管约束作用的K型钢管-板连接节点极限承载力的计算方法,并验证了其适用性。     

支主管连接位置对矩形钢管T型节点面外受弯性能的影响

以某方钢管空腹桁架人行天桥T型节点为工程背景,根据实际工程中平联与方钢管桁架弦管存在顶部、中间和底部3种不同连接位置的情况,建立有限元模型,探讨了3种连接位置对矩形钢管T型节点面外受弯性能的影响。在面外弯矩作用下,3种连接节点易发生弦管表面屈服失效和压跛破坏。相比较中间连接节点而言,底部、顶部连接节点的应力集中更为明显,塑性区域发展更快;且弦管表面局部变形更大,节点的整体刚度更小;极限承载力降低约26%。分析结果表明:中间连接节点的面外受弯性能较顶部、底部连接节点要好。3种连接位置节点的极限承载力随着支主管宽度比β增大而增大,但中间连接节点的极限承载力始终大于顶部、底部连接节点;当β值接近于1.0时,节点极限承载力也接近相等。     

弦杆弯折对圆钢管节点抗弯承载力的影响分析

对弦杆为折杆的圆钢管T型相贯节点平面内抗弯极限承载力研究的必要性和国内外目前的研究现状作了简述。对该类节点的平面内抗弯承载力破坏准则做出了定义。通过弦杆为直杆的T型节点平面内抗弯承载力有限元计算结果与《空心管结构连接设计指南》计算值比较,认为可以利用经过试验验证的板壳有限元方法进行弦杆为折杆的T型节点平面内抗弯极限承载力分析。研究结果表明,随弦杆弯折角度Φ值的增大节点抗弯极限承载力增大,弯折角度30°以内可以忽略由于弦杆弯折带来的节点抗弯承载力提高。通过单参数分析各参数对平面内抗弯承载力的作用趋势和影响大小。在一定的几何参数条件下,节点抗弯承载力大于杆件抗弯承载力。     

弦杆弯折对圆钢管节点抗弯承载力的影响分析

对弦杆为折杆的圆钢管T型相贯节点平面内抗弯极限承载力研究的必要性和国内外目前的研究现状作了简述.对该类节点的平面内抗弯承载力破坏准则做出了定义.通过弦杆为直杆的T型节点平面内抗弯承载力有限元计算结果与《空心管结构连接设计指南》计算值比较,认为可以利用经过试验验证的板壳有限元方法进行弦杆为折杆的T型节点平面内抗弯极限承载力分析.研究结果表明,随弦杆弯折角度Ф值的增大节点抗弯极限承载力增大.弯折角度30°以内可以忽略由于弦杆弯折带来的节点抗弯承载力提高.通过单参数分析各参数对平面内抗弯承载力的作用趋势和影响大小.在一定的几何参数条件下,节点抗弯承载力大于杆件抗弯承载力.     

双腹板顶底角钢梁柱连接受力性能分析

建立双腹板顶底角钢梁柱连接节点的精细有限元模型,对模型进行了非线性有限元数值计算,分析了在单调荷载作用下双腹板顶底角钢梁柱连接节点的承载力、极限变形状态、破坏机理和变形状态.深入探讨了双腹板顶底角钢梁柱连接高强螺栓的预紧力,角钢与梁、柱之间的接触压力等节点组件之间的力学特性,获得试验难于测得的力学特性,为双腹板顶底角钢梁柱连接在工程中的应用提供理论依据.     

圆钢管混凝土 K 型焊接管板节点受力性能试验

为研究格构式钢管混凝土风力发电机塔架K型焊接管板节点的受力性能,进行了4个圆钢管混凝土K型焊接管板节点的单调静力加载试验和1个空心圆钢管K型焊接管板节点的对比试验,探讨了该类节点的破坏模式、极限承载力以及节点区应力分布和发展规律,研究了各试验参数对节点受力性能的影响。试验结果表明：塔柱内混凝土的填充使得焊接管板节点的破坏模式由节点交汇处塔柱管壁塑性变形失效转变为节点板失效和腹杆失效;节点的极限承载力大幅增加,变形减小;节点几何参数和构造参数的变化对试件受力性能的影响较大;当节点板中部设置加劲肋时,节点的承载力提高,节点板平面外失稳得以避免;当节点极限承载力由腹杆屈曲或屈服承载力控制时,在一定范围内随着腹杆与塔柱管径比和壁厚比的增加,节点的承载力提高。     

受压焊接空心球节点火灾下的性能分析

基于火灾下网格结构的性能和受力特征,根据欧洲规范和国际标准升温曲线(ISO834),对单向受压焊接空心球节点火灾下的性能进行了非线性有限元数值模拟,分析了节点的温度场分布规律和影响因素.通过分析火灾下节点的应力和位移变化特征,确定了其破坏模式.结果表明:增大焊接钢管的壁厚和降低焊接空心球实际承受的荷载可以有效地延长受压焊接空心球节点的极限耐火时间;钢管根部是火灾下受压焊接空心球节点的薄弱环节.     

复合荷载作用下TX型方管节点静力性能试验研究

对两个TX型方钢管相贯节点进行了轴力、弯矩共同作用下的静力试验研究.通过对试验现象的分析,研究了节点的破坏特征、应力分布规律、抗弯刚度以及极限承载力等静力性能.试验结果表明:当主管受压时,节点的抗弯刚度相比主管受拉的情况会有所降低.圆角处的焊缝往往较早出现裂缝,使得节点强度难以充分利用.在设计中,如果要将节点视为刚性,需要采取一定的加劲措施,并在施工和加工过程中确保焊缝质量.     

不同构造复式钢管混凝土足尺柱抗震性能试验

为研究复式钢管混凝土柱的抗震性能,完成了3种截面形式、2种剪跨比共6个试件的低周反复荷载试验,各试件施加相同轴力.截面钢构形式分别为圆钢管、外圆内圆复式钢管和带分腔焊接钢板的复式钢管.分析了各试件的破坏形态、滞回特性、承载力、刚度退化、延性和耗能.试验结果表明:除剪跨比2.2且未设置腔体构造的钢管混凝土柱外,其余试件滞回曲线饱满,抗震性能稳定;增加截面含钢率或提高剪跨比,可使试件在达到相同位移角时的滞回曲线更加饱满;设置内圆钢管和分腔焊接钢板可提高构件承载力,对较小剪跨比试件的延性改善显著;降低剪跨比可显著提高构件初始刚度,但刚度退化速度较快,累积损伤效应更加显著;各试件在达到极限位移角时,设置腔体构造的剪跨比较小试件的累积耗能更高;与试验结果进行对比,本文采用的钢管混凝土柱实用承载力计算方法结果偏于保守.     

钢管结构K型搭接节点滞回性能参数分析

为揭示K型搭接节点隐藏焊缝焊与不焊对节点抗震性能的影响,优化了该类节点的施工工艺.按照影响钢管结构搭接节点的关键参数β、γ、τ,设计了基本试件及参数试件,采用ANSYS非线性有限元法,对钢管结构K型搭接节点隐藏焊缝焊与不焊进行了数值模拟,得到了各参数试件的滞回曲线、骨架曲线和延性性能等抗震性能指标.研究结果表明,β、γ、τ参数变化对节点承载力的影响不是十分显著,隐藏焊缝不焊接节点的滞回性能及延性优越于隐藏焊缝焊接的节点.支主管直径比β越大,节点延性越好;主管径厚比γ越大,节点延性越差.支主管厚度比τ对节点延性影响不大,尤其是τ对隐藏焊缝不焊接节点的延性基本没有影响.     

低碳钢激光束电阻缝焊复合焊接中电阻缝焊温度场的数值模拟

使用ANSYS软件对"激光束-电阻缝焊"(LB-RSW)中电阻缝焊过程的热结构和热电进行了耦合分析,研究了缝焊电流、焊接速度和滚盘间距对低碳钢板RSW温度场的影响。结果表明,滚盘电极压力可以有效控制板间间隙;增大缝焊电流、降低焊速和增大滚盘电极间距都可以提高钢板表面温度、温度梯度和升降温速度。模拟结果与热成像测量结果吻合良好。     

带预应力约束拉杆R-CFT短柱轴压性能试验研究

为了解约束拉杆预拉力对矩形钢管混凝土短柱受力性能的影响,进行了3个带预应力约束拉杆短柱轴压试验和另外2个对比试验,对比试验试件中1个不带约束拉杆,1个带普通约束拉杆。预应力约束拉杆和普通约束拉杆均由M20高强度螺栓组成,作为普通约束拉杆的高强度螺栓,在构件受轴向压力前与钢管壁焊接成一体;作为预应力约束拉杆的高强度螺栓,在构件受轴向压力前通过扭紧螺帽产生预拉力,然后与钢管壁焊接成一体,由拉杆预拉力对钢管壁和核心混凝土进行预压。试验结果表明,设置约束拉杆后,构件的承载力提高,轴向变形能力增强;与普通约束拉杆相比,预应力约束拉杆能减小构件最大荷载时的变形,但对构件承载能力和后期变形能力影响不大;减小预应力约束拉杆的横向间距,可有效减小构件最大荷载时的轴向变形,提高构件前期刚度,但对构件承载力影响不明显;在截面宽度和拉杆数量不变的情况下,随着截面长宽比的增加,构件后期变形能力减小。     

钢框架梁翼缘扩翼型节点受力性能研究

针对钢框架梁翼缘扩翼型节点试件进行了非线性有限元分析,研究了梁端扩翼形式以及扩翼参数对节点应力、塑性区分布、塑性发展规律以及极限承载力的影响.分析了梁柱对接焊缝处及梁截面改变处的应力分布状况.作为比较,还进行了1个传统型梁柱全焊接刚性连接节点的有限元分析,研究结果表明,圆弧扩翼型节点和侧板扩翼型节点通过将梁翼缘进行适当的扩大后,均能有效的将塑性铰移出焊缝热影响区,避免梁柱连接焊缝附近的脆性破坏,并且比传统普通节点具有更高的极限承载力,是较为理想的延性节点.当采用相同的扩翼参数,圆弧型节点的延性性能要好于加侧板节点,另外对于侧板扩翼式节点,由于扩翼段的末端截面变化突出,易产生局部应力集中现象,建议工程设计中宜采用圆弧扩翼型节点.     

基于结构光三维视觉焊缝跟踪系统的研究

研制了一套基于结构光三维视觉传感器的焊缝自动跟踪系统．其原理是,采用VC语言开发出图像处理软件,通过计算机准确提取三维视觉传感器检测到的焊缝的中心位置,再反馈到控制机构发出控制信号,控制执行机构,达到对焊缝的跟踪．并通过试验验证了基于结构光三维视觉传感器焊缝跟踪系统的可靠性．     

TA2钨极氩弧焊焊接工艺的优化

为了研究TA2钨极氩弧焊的最佳工艺参数,采用自动TIG焊对厚度为5 mm的TA2试板进行了焊接实验.焊后对焊接接头进行了拉伸实验和硬度实验,并对焊接接头的显微组织和拉伸断口进行了观察.结果表明,在焊接电流为170 A、焊接速度为2.0 mm/s的最优参数条件下,焊接接头的抗拉强度为598.3 MPa,断后伸长率为26.7%,断面收缩率为38.5%,焊缝硬度为209 HB,热影响区硬度为182 HB.适宜的焊接工艺参数能够减少焊接接头中马氏体和魏氏组织的产生,并提高焊接接头的强度和塑性.