索结构中销轴耳板连接破坏形式及承载力研究

销轴耳板连接是索结构节点常用的连接形式,然而现阶段针对销轴耳板连接的破坏性试验研究相对较少,其破坏机理尚未明确。为探究销轴耳板连接的破坏形式和承载力,设计7个销孔直径为45 mm,端距与边距比值不同的足尺销轴耳板连接试件,并进行拉力破坏性试验。采用有限元软件ABAQUS对其受力性能进行数值模拟,模拟得到的破坏形式与承载力同试验结果基本一致,验证了有限元方法的正确性。基于有限元模型对销轴耳板连接进行参数化分析,研究销孔直径(93、136 mm)、耳板端距(0.5~4倍销孔直径)、耳板边距(0.5~1.5倍销孔直径）等参数对销轴耳板连接破坏形式和承载力的影响,结果表明耳板端距和边距是影响销轴耳板连接破坏形式和承载力的主要因素。通过理论推导和线性拟合的方法得到了孔壁承压破坏、净截面拉断破坏、端部截面剪切破坏下的承载力计算式。通过算例对比分析提出的设计方法与我国GB 50017—2017《钢结构设计标准》、欧洲BS EN 1993-1-8、美国AISC 360-10在相同设计荷载下设计销轴耳板连接时尺寸的差异,并对我国GB 50017—2017《钢结构设计标准》的改进和完善提出相关建议。     

Study on failure pattern and bearing capacity of pin-plate connection in cable structures

销轴耳板连接是索结构节点常用的连接形式，然而现阶段针对销轴耳板连接的破坏性试验研究相对较少，其破坏机理尚未明确。为探究销轴耳板连接的破坏形式和承载力，设计7个销孔直径为45 mm，端距与边距比值不同的足尺销轴耳板连接试件，并进行拉力破坏性试验。采用有限元软件ABAQUS对其受力性能进行数值模拟，模拟得到的破坏形式与承载力同试验结果基本一致，验证了有限元方法的正确性。基于有限元模型对销轴耳板连接进行参数化分析，研究销孔直径(93、136 mm)、耳板端距(0.5~4倍销孔直径)、耳板边距(0.5~1.5倍销孔直径）等参数对销轴耳板连接破坏形式和承载力的影响，结果表明耳板端距和边距是影响销轴耳板连接破坏形式和承载力的主要因素。通过理论推导和线性拟合的方法得到了孔壁承压破坏、净截面拉断破坏、端部截面剪切破坏下的承载力计算式。通过算例对比分析提出的设计方法与我国GB 50017—2017《钢结构设计标准》、欧洲BS EN 1993-1-8、美国AISC 360-10在相同设计荷载下设计销轴耳板连接时尺寸的差异，并对我国GB 50017—2017《钢结构设计标准》的改进和完善提出相关建议。     

建筑索结构销轴耳板连接节点承载力试验研究和有限元分析

建筑结构中的拉索常采用热铸锚具,通过单耳式或叉耳式连接件与结构耳板销轴连接。而索节点破坏将造成拉索失效,甚至结构连续性倒塌。目前,各国标准中关于销轴连接耳板承载力的计算存在较大差异,中国标准主要参照欧洲标准,但内容尚不完善。为研究若干关键尺寸对耳板承载力的影响,对销接耳板进行单轴拉伸试验,并采用CEN双折线法求得试件承载力;采用弹塑性实体模型进行有限元分析,得到耳板应力分布基本规律。结果表明：耳板端距和中截面单宽与耳板承载力正相关;加焊贴板能有效增强耳板承载能力;耳板应力分布较不均匀,当耳板破坏时远离销孔的材料强度并未得到充分利用。与试验结果对比所得,中国标准的销接耳板承载力计算较为保守,因此在净截面受拉承载力和端部抗劈拉承载力的计算式中提出了有效宽度和有效端距的建议值,并考虑了增焊贴板的作用。     

销轴接触设计计算方法在混凝土泵车臂架设计中的应用

销轴连接结构是泵车设计中最为常用的一种传力结构,对其进行细致的接触应力分析,研究各参数对接触应力大小和分布的影响,对销轴的设计与轻量化应用显得尤为重要。本文以X米泵车销轴设计为例,计算销轴连杆连接结构的接触应力,计算结果基本反应了接触应力的大小和分布,同时计算结果与西安交通大学机械学院何建伟对销轴进行的弯曲疲劳强度试验研究得出的相关结论相符合,证明了接触有限元算法是销轴连接装置设计校核的一种可靠方法。     

起重机械销轴的设计计算方法探讨

分析起重机械用销轴的传统设计计算方法,研究销轴与耳板孔接触载荷的不同简化方法对其强度计算结果的影响。指出接触载荷按三角形分布时,其计算结果与有限元分析结果更为接近,可作为销轴初步设计计算的依据。     

桁架臂耳板拓扑优化及参数设计

桁架臂通过耳板销轴形式连接,利用有限元分析,对耳板进行拓扑优化及参数二次优化,最终得出耳板参数间关系,设计与起重臂上弦规格匹配的耳板。     

大型履带行走装置支撑球铰接触应力分析

运用赫兹接触公式对支撑球铰模型进行理论计算,然后利用ANSYS软件的APDL语言建立支撑球铰的参数化有限元模型,并通过修改参数得到4种球铰模型,对每种模型分别选取不同的接触情况进行接触分析,得到接触应力与接触半径的变化规律,同时提取不同模型的最大当量应力,验证其是否满足强度要求.     

空间结构节点耳板连接的塑性开展控制及设计研究

耳板销轴连接整体承受钢拉杆的较大拉力,但与销轴接触局部承压并可能产生较大面积的塑性开展区域。相关设计规范根据节点板承压承载力、节点板抗撕裂承载力对节点耳板的各几何参数进行设计计算,在总体上保证节点板的承载力要求,但对于节点板各几何参数对于应变分布及位移发展控制的影响关系并不清楚。对节点板各尺寸对于控制应变开展的有效性进行分析研究,以得到各几何参数的最佳取值,使材料得到最有效的使用。     

基于ABAQUS的销轴联接的三维有限元分析

采用AutoCAD软件建立挖泥船维修吊机销轴联接的三维实体有限元模型,导入ABAQUS软件后,通过施加载荷边界条件,针对四种典型工况,建立耳板内环与销轴构件之间的主一从接触对,对其进行静力学分析,对比分析计算结果,得出一系列结论,为吊机的整体设计提供了理论依据。     

基于界面力学的跨座式PC梁铸钢支座接触分析

跨座式PC梁铸钢支座作为城市轨道交通的主要传力构件,承受着轻轨车高速运行产生的纵横向荷载、扭转荷载及冲击荷载等多种荷载作用,其受力状态对轨道安全运营极为重要。为了研究支座销轴和摆孔的接触应力,文章通过大量圆柱滚子轴承接触的研究,比较分析了现有轮轨接触模型及其计算方法。从界面力学的角度研究销轴与摆孔之间的接触,在滚动接触摩擦的基础上,考虑销轴的滚滑运动状态,建立支座的接触力学模型,研究跨座式PC梁铸钢支座在荷载作用下的力学效应。结果表明,支座应力主要集中在销轴和摆孔的接触面上;活动支座因为滚滑作用,承压板和锟轴应力明显较固定支座高;支座设计单位在各部件材料强度选取上是符合实际接触应力规律的。     

波纹腹板H型钢梁柱铰接节点静力性能试验研究及有限元分析

通过对2个波纹腹板H型钢梁柱铰接节点的静力试验,分析了波纹腹板H型钢梁柱铰接节点的静力承载能力,研究了波纹腹板H型钢梁柱铰接节点各截面的内力分布,并将试验结果与传统H型钢梁柱铰接节点设计公式的计算结果进行了对比,验证了传统H型钢梁柱铰接节点设计公式的可靠性。采用有限元分析软件ABAQUS对节点进行了有限元分析,将有限元分析得到的荷载-位移曲线与试验结果进行对比,验证了有限元分析的合理性。采用ABAQUS对节点进行了参数分析,研究了端板厚度、梁连接板、柱连接板厚度与波纹断点对节点承载力的影响。研究结果表明：现有的H型钢梁柱铰接节点实用设计公式在设计波纹腹板H型钢梁柱铰接节点时安全可靠;常用的端板和连接板构造方式适用于波纹腹板H型钢梁柱铰接节点;腹板与端板焊接处波纹的断点不影响波纹腹板H型钢梁柱铰接节点的力学性能。     

索穹顶结构铸钢节点的有限元模拟分析

文章采用有限元软件ANSYS建立节点的三维实体模型,为模拟节点的实际工作状态,在模型中考虑材料和接触两类非线性。分析了节点的受力性能,对影响节点承载能力的重要因素销轴直径和耳板厚度进行了参数分析,得出了销轴承载能力的计算公式。     

RHS beam-to-column connection with web opening—parametric study and design guidelines

Connections between Rectangular Hollow Sections (RHS) have been a long-standing problem in steel construction but have received little attention from researchers. To ameliorate the situation, a new and efficient connection was proposed and evaluated by cyclic tests and finite element analysis. The connection consists of a channel connector welded to a column and bolted to a beam through a web opening. The validity of finite element analysis of the connection has also been established by comparing with test results in a companion paper. In this study, the necessary information for design is generated by finite element analyses and the influence of the various parameters is explained. The connection moment-rotation behaviour is represented by three parameters, namely, initial connection stiffness, ultimate moment capacity and the shape parameter. The variation of these parameters with the dimensions of the connecting element is presented. It is shown that the depth and thickness of the channel connectors are the primary parameters affecting the connection characteristics. It is also shown that the width-to-thickness ratio of the column web has a significant effect on the initial connection stiffness and should not be ignored in design. Other effects such as shear lag and stress intensity have a profound influence on the ultimate moment capacity of the connection. Empirical equations are presented to evaluate modal parameters based on a parametric study using finite element analysis. For the connection to be employed in seismic resistant frames, it is important to evaluate its ductility and energy dissipation capacity. Guidelines for their evaluation are also given. The results of finite element analyses are compared with simplified analysis to enable a better understanding of the distribution of forces and deformations at the initial and ultimate stages. This will be of great use in designing suitable connections between RHS sections.     

波纹腹板H型钢梁柱刚接节点静力性能

波纹腹板H型钢能以较薄的钢板获得较高的抗剪屈曲能力,从而可以大量节约钢材。但传统的H型钢梁柱刚接节点的构造形式不适用于波纹腹板H型钢梁,为此提出了2种构造形式的波纹腹板H型钢梁柱刚接节点的构造形式。通过静力试验考察这2种节点的承载力以及各截面的内力分布,并对比了试验结果与有限元分析结果及实用设计公式的计算结果,验证了有限元分析的合理性以及实用设计公式的可靠性。使用有限元分析软件ABAQUS对节点进行了参数分析,研究了端板厚度、连接板厚度与波纹断点对节点承载力的影响。     

轴心受拉柱脚节点受力性能有限元分析

轴心受拉柱脚节点在实际工程中应用比较普遍,本文对该节点受力性能进行有限元分析,研究锚栓所受拉力、底板位移和应变,得出底板下应力分布与底板抗弯刚度有关,在底板绝对刚性时,底板保持平面,底板下应力均匀分布;在此基础上又提出该节点的有关设计公式,并进一步对该节点受力性能进行参数分析,讨论底板厚度和加劲肋设置对其受力性能影响,为实际工程设计提供参考。     

组合结构发电塔架灌浆连接段接触压分析

钢-混组合结构发电塔中的连接段对于整个结构来说至关重要,采用灌浆连接可以有效减小应力集中和疲劳破坏,但目前关于钢-混组合结构风电塔中灌浆连接方式的研究和应用都较少。本文以某150m大型风力发电塔架为研究对象,利用有限元分析软件ABAQUS分析了在外力作用下,钢-混凝土组合结构风电塔架灌浆连接段的接触压,并探究了外侧混凝土厚度对接触压分布的影响,进一步推导了在外荷载作用下连接段接触压的理论计算公式,并通过数值模拟验证了公式的正确性,为钢-混组合结构灌浆连接段设计提供了一定的参考。     

拱桥新型不锈钢吊杆疲劳试验和螺纹连接应力分析

在MTS电液伺服疲劳试验机上进行了直径70mm的新型不锈钢吊杆在拉伸荷载作用下的疲劳试验,疲劳荷载上限为700kN,下限为430kN,在经历了1 546 609次循环后,吊杆从下部螺纹连接公接头第一承载齿的根部突然断裂。采用ANSYS软件,建立了新型不锈钢吊杆螺纹连接的二维轴对称模型,分析了各螺纹承载齿承担的荷载以及螺纹齿根在拉伸荷载作用下的应力集中系数,分析结果表明,应力集中系数最大值出现在螺纹连接公接头第一承载齿的根部。同时还分析了螺纹连接的最大应力,结果表明,螺纹连接头最大应力的位置与吊杆断裂面疲劳裂纹源的位置相吻合。     

基坑开挖的ANSYS有限元分析

本文以有限元(FEM)理论为基本分析方法,建立了三维有限元模型,并以实际基坑工程为研究对象,讨论了部分参数对结果的影响,对其变形场与应力场情况进行了进一步分析。