加肋焊接空心球节点高温下轴心受压性能分析

为研究高温对加肋焊接空心球节点受压承载能力的影响,采用数值模拟方法,对单向轴心受压的加肋焊接空心球节点在高温下的受压性能进行研究,分析焊接空心球节点在轴心受压荷载作用下的破坏模式,得到不同温度下焊接空心球的承载能力。分析结果表明:高温下焊接空心球节点的薄弱部分为钢管与球节点连接处;高温对加肋焊接空心球节点的承载能力有着很大影响,随着温度的升高,承载力逐渐降低,当温度超过400℃以后节点承载力下降迅速,尤其是在节点温度达到700℃时,节点的极限荷载只有常温下的20%左右;随着温度升高,球节点越来越早进入弹塑性阶段。不同厚度的加劲肋在不同温度下呈现不同的变形。     

受压焊接空心球节点高温试验研究

为研究受压焊接空心球节点火灾下的性能,利用高温试验炉,对不同空心球外径和壁厚、钢管外径和壁厚、钢材屈服强度和荷载比的6种受压焊接空心球节点试件进行了高温作用下的试验研究,得到了其在高温下的温度分布、位移特征和破坏形式,并研究了对其极限耐火时间的影响因素;根据欧洲规范,对受压焊接空心球节点高温作用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。通过分析高温作用下节点的位移变化特征,确定了其破坏模式;试验结果和有限元分析结果进行了对比,二者吻合较好。研究结果表明：增大焊接钢管壁厚和降低焊接空心球节点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;钢管根部是高温作用下受压焊接空心球节点的薄弱部位。图13表2参9     

火灾下加肋焊接空心球节点温度场

为了得到火灾下加肋焊接空心球节点的温度场,通过试验与有限元分析研究了加肋焊接空心球节点火灾下的温度发展规律。将加肋焊接空心球节点在预定的升温曲线下进行加热,得到了球节点表面、节点内部加劲肋的温度。采用有限元软件建立了八个参数不同的三维有限元模型,研究了节点内部多表面相互辐射现象和结构钢在高温下的相变对火灾中加肋焊接空心球节点温度场的影响。结果显示,同纬度下,肋对应的节点球表面温度低于其余球面温度,球表面温度高于内部加劲肋温度。升温时球壳对加劲肋的热辐射影响不能忽略,采用中国规范推荐的钢材热学性能会使节点在达到相变温度后的计算结果偏保守,节点内非受火表面的空气对流传热对加肋焊接空心球节点温度场的影响可忽略。     

球外肋板加固焊接空心球节点的轴拉力学性能

由于锈损、火灾或地震损伤、荷载变化等因素,在役空间网格结构常会承载力不足,需要进行加固.针对空间网格结构中常用的焊接空心球节点,通过8个球外加肋试件的轴拉破坏试验和有限元参数化数值分析,研究了球外加肋对焊接空心球节点的加固效果,得出如下结论:1)轴拉作用下,焊接空心球、钢管与肋板连接处应力发展较快,最先达到屈服,而未加...     

火灾下焊接空心球节点的温度场分析

基于火灾高温下网格结构的应力特征和火灾性能,按照EuroCode 3和国际标准升温曲线(ISO834 ),对焊接空心球节点火灾高温下的性能进行了非线性有限元数值模拟.研究了焊接空心球节点火灾高温下温度场的分布规律和影响因素.研究结果表明,通过降低焊接空心球节点实际承受的荷载比和外焊钢管的厚度可以有效延长其极限耐火时间,并且焊接空心球节点在受拉时的极限耐火时间比受压时的长.     

加肋焊接空心球节点受压承载力参数分析

现行《网壳结构技术规程》在计算带加劲肋的焊接空心球时的承载力公式是由试验回归分析得出的,有关加劲提高系数方面很少有系统的研究。本文采用有限元分析的方法,对直径从300～500mm的加劲空心球,球壁厚、钢管直径、钢管壁厚不同的各种情况下的有限元分析结果与非加劲空心球的结果做一比较,得出受压承载力提高系数并非在任何情况下均为1.4,而是与钢管直径、钢管壁厚等因素有关。最后,以直径为500mm的球为例,分析了不同球壁厚、钢管直径、钢管壁厚对带加劲肋的焊接空心球受压承载力的影响,得出的结论可供实际工程或相关规程修订时参考。     

加劲肋厚度对焊接球节点承载力的影响分析

目前加劲肋厚度对焊接空心球节点性能影响的研究不多,至今没有一部结构设计规范明确提出加劲肋厚度对焊接球节点强度的影响大小。如何经济、安全地选取加劲肋厚度是值得思考的问题。为有效评估加劲环板厚度对焊接球承载力的影响,运用有限元软件ABAQUS建立带肋焊接空心球节点模型,提出焊接空心球内部加劲肋的构造壁厚取值方法,同时研究了在受压和受拉情况下,不同加劲肋厚度对焊接球承载力的影响。     

焊接空心球节点的拉压极限承载力分析

采用三维退化曲壳有限元对焊接空心球节点的极限承载力进行了计算。推导了其切线刚度矩阵和弹塑性矩阵,采用多线性等向强化模型和Von-Mises屈服准则,在对6组受拉节点和6组受压节点的试验结果进行了数值模拟的基础上,提出了适于有限元分析的强度破坏准则和极限准则;采用柱面弧长子增量技术,跟踪了节点在轴向荷载作用下的荷载-位移曲线。通过计算发现,焊接空心球节点在轴向受拉荷载作用下为强度破坏,而在轴向受压荷载作用下为弹塑性压曲破坏,两者均与钢材的设计强度有关。最后,在对32组受拉节点和32组受压节点承载力回归分析的基础上,提出了球外径适用范围为160～900mm的焊接空心球节点承载力计算公式。     

加劲肋对焊接球节点力学性能影响的数值分析

网架(网壳)结构中,采用加劲肋来提高节点的极限承载力是一种有效的方法.在4组12个焊接球节点的轴心受力试验基础上,采用ABAQUS有限元分析软件,同时考虑几何非线性和材料非线性的影响,利用弧长法对球节点进行模拟分析,并与试验结果进行对比来验证模型的合理性.进而研究轴向荷载作用下,空心球节点在不同的加劲肋数量和方向下的力学性能,总结了加劲肋对球节点的拉压极限承载力和变形的影响,并对现行规范中关于焊接球节点的承载力计算公式提出了修改建议,具有一定的参考价值.     

超1m直径加劲焊接空心球节点的抗拉极限承载力研究

跨越输电钢管塔中采用了直径超过1m的加肋焊接空心球节点,其承载力计算不满足规范适用条件。论文在具有不同设计参数球节点的有限元建模基础上,进行了节点抗拉有限元分析计算。通过分析破坏模式,讨论了加劲肋在球节点抗拉承载力中的贡献,获得了能反映加劲肋尺寸参数贡献的球节点抗拉承载力计算经验公式。并将经验公式和规范、试验、有限元计算结果进行了比较,表明经验公式可以有效地捕捉这类节点的抗拉极限承载力。     

受拉焊接空心球节点火灾高温下的性能分析

基于火灾高温下空间网格结构的性能,本文根据欧洲规范了中高温下的钢材特性和国际标准升温曲线(ISO834),对单轴受拉焊接空心球节点高温下的性能进行了数值模拟,分析了空心球的温度场分布规律和极限耐火时间的影响因素。通过分析高温下空心球的应力和位移变化特征,确定了其破坏模式;结果表明钢管根部和赤道处是其高温下受拉承载力的薄弱环节。     

Post-fire Behavior of Welded Hollow Spherical Joints Subjected to Eccentric Loads

Welded hollow spherical joints are widely used as a connection pattern in space lattice structures. Understanding the post-fire residual behavior of welded hollow spherical joints is crucial for fire damage assessment of the space lattice structures. However, the post-fire behavior of welded hollow spherical joints has not been explored in existing studies. In this paper, experimental and numerical studies were conducted to investigate the residual behavior of eccentrically loaded welded hollow spherical joints after fire exposure. Eccentric compressive tests were performed on five joint specimens after exposure to the ISO-834 standard fire (including both heating and cooling phases), and three highest fire temperatures, i.e., 600, 800, and 1000 °C, were considered. The temperature distributions in the specimens during the heating and cooling process and the related mechanical behavior of the specimens, such as load versus longitudinal displacement and rotation responses, load-bearing capacities, and strain distributions, were obtained and analyzed. Finite element analysis (FEA), including both heat transfer and mechanical analysis, were also developed using the ABAQUS software. Having validated the FE models against the experimental results, a design method was proposed on the basis of parametric studies to predict the residual load-bearing capacity of eccentrically loaded welded hollow spherical joints after fire exposure.     

PBL加劲型矩形钢管混凝土支管受拉节点有效分布宽度

为研究PBL加劲型矩形钢管混凝土支管受拉节点应力分布规律及其有效分布宽度,采用ABAQUS软件建立42个矩形空钢管、钢管混凝土及PBL加劲型矩形钢管混凝土节点有限元模型并进行位移加载;根据有限元计算结果拟合得到矩形空钢管、钢管混凝土及PBL加劲型矩形钢管混凝土节点的有效分布宽度表达式,将拟合公式计算值与CIDECT规范计算值和有限元计算值进行对比。结果表明:在节点受力全过程中,PBL加劲型矩形钢管混凝土节点相对于矩形空钢管节点和钢管混凝土节点的应力分布不均匀性减小;当加载位移达到3%b₀（b₀为主管宽度）时,PBL加劲型节点的有效分布宽度更大,具有更好的受力性能,支板应力分布效率ξ随主管宽厚比2γ与支主管厚度比τ的增大而减小,其中τ对ξ的影响更大;支板应力分布效率ξ随支主管宽度比β变化较小,且呈抛物线变化;拟合公式计算值与CIDECT规范计算值及有限元计算值吻合良好,验证了公式的正确性     

网架结构超大直径焊接空心球节点破坏机理分析及其承载能力的试验研究

本文首次对超大直径焊接空心球节点进行了系统的理论分析及试验研究。以弹塑性分析为基础,运用非线性有限元方法,揭示了超大直径焊接空心球节点表面的应力、应变及位移的分布规律;按冲剪模型理论建立了超大直径焊接空心球节点在受拉时的承载力计算公式;基于能量法原理建立了受压节点承载能力的理论表达式,得到了其极限载荷的上限理论解。同时本文还对6组超大直径焊接空心球受压节点进行了试验研究,试验结果与理论结果进行了比较,二者符合较好。     

焊接空心球节点极限承载力的试验与有限元分析

对4组共12个足尺带加劲肋空心焊接球节点进行单向加载试验,运用ABAQUS有限元软件,采用弹塑性线性强化材料本构模型建立有限元模型,考虑材料和几何非线性对其受力过程进行分析,并将试验和模拟所得极限承载力值与规范推荐值进行比较。结合试验和有限元模拟,提出两条在试验中定量地判断球节点极限荷载的建议。计算多种影响因素（球壁厚...     

高强度Q690钢柱耐火性能试验研究

为了获得高强度Q690钢柱的耐火性能，使用电炉对无防护足尺焊接H形Q690钢柱进行模拟ISO 834升温条件下耐火试验。测量得到不同荷载比下Q690钢柱温度、轴向位移、侧向位移与受火时间的关系，基于试验数据得到钢柱的临界温度和耐火极限。采用ABAQUS有限元软件建立钢柱耐火性能分析模型，考虑钢材高温蠕变和焊接残余应力的影响，模拟得到了钢柱的受火响应，其与试验结果吻合良好。利用验证的有限元模型分析了荷载比、长细比和升温速率对钢柱受力性能的影响。研究表明，无防护的Q690钢柱在受火20min左右发生破坏，破坏模式为整体失稳破坏；荷载比对临界温度影响较大，长细比和升温速率影响较小；Q690钢柱的临界温度比GB 51249—2017《建筑钢结构防火技术规范》和欧洲规范EN 1993-1-2的计算结果低60℃左右。最后提出了高强Q690钢柱抗火设计的简化方法。