一种新型网壳结构节点的试验研究与有限元分析

结合工程实际，提出了一种用于单层网壳结构的新型毂形节点，对这种节点进行了足尺试验研究，并用有限元软件ANSYS对这种节点的极限承载力进行了非线性有限元计算，并将二者结果进行比较．分析了节点直径和壁厚对节点受压承载力的影响．对具有不同壁厚和直径的节点进行了数值计算，提出了节点受压极限承载力的计算公式根据试验结果提出了改进节点受拉性能的措施，可供工程设计人员和研究人员参考．     

芯钢管连接的钢管混凝土半连通边节点非线性有限元分析

目的对一种新型的钢管混凝土柱与钢筋混凝土梁连接的半连通芯钢管节点进行有限元分析．方法利用通用有限元软件ANSYS分析节点在竖向载荷作用下的破坏过程、破坏形态，节点各组成部分的应力分布规律．结果分析表明，节点承载力大于所连接构件的承载力，模型试件破坏时节点完好，尚有较大承载力，有限元计算结果与模型试验结果相吻合．结论证明了新型半连通节点的可行性和合理性，节点具有较好的强度和刚度．满足“强节点，弱构件”的抗震设计原则．     

U型插板钢管连接节点承载力特性的非线性有限元分析

基于4个U型插板钢管连接节点的承载力特性的试验研究,考虑材料非线性和几何非线性,对U型插板钢管节点的承载力特性进行了非线性有限元分析、比较试验及计算分析得到的钢管连接节点的承载力一位移变形曲线,试验结果与计算分析结果吻合较好．由于U型插板钢管节点的焊缝为空间焊缝而处于拉、压、剪的复杂应力状态,对钢管节点连接的极限承载力有较大的影响——降低承载力;分析比较由有限元计算分析得到等效厚度平面焊缝的承载力特性-变形特性,得出空间焊缝极限屈服承载力要比一般的平面焊缝屈服极限承载力低,用一般平面焊缝的计算公式计算不合适．     

矩形钢管混凝土节点域受剪承载力计算

由于对矩形钢管混凝土梁柱连接节点受力性能的研究较少,现有理论和试验研究不完善。本文介绍了带内隔板的矩形钢管混凝土柱-钢梁节点域的构造措施,提出了矩形钢管混凝土梁柱节点域受剪屈服机制,根据薄腹板梁受剪理论分析节点域钢管受剪承载力,根据斜压短柱理论分析节点域混凝土受剪承载力,应用虚功原理推导出节点域受剪承载力计算公式,将公式计算值与试验数据、现行规程公式和有限元计算结果进行比较分析。分析结果表明,本文公式概念明确,应用简单,与试验数据值吻合较好,且偏安全,可供工程设计参考。     

轻钢框架节点在反复荷载作用下的有限元模拟分析

目的为检验利用柱腹板屈曲后强度的轻钢框架节点板域的抗震性能．方法在试验的基础上，采用有限元分析软件ANSYS建模，通过施加低周反复荷载，分析框架节点的力学性能．结果框架节点的破坏属于局部屈曲破坏，节点板域无显著加强的节点，破坏发生在节点板域上，显著加强的节点破坏发生在梁端．结论研究表明，有限元计算结果与试验结果吻合较好．剪切变形很大，拉伸变形和弯曲变形很小；显著加强的节点，抗剪切变形的能力很好，拉伸变形和弯曲变形不显著．对节点板域进行加厚并布置对角肋是减小节点剪切变形的一种很有效的节点构造形式．由于周围约束板件能提供强力支撑，这样节点板域屈曲以后并不立即失效．     

平面外夹角对X形圆钢管节点平面外抗弯承载力的影响

为了分析支管与主管平面外夹角(简称面外角)对空间X形圆钢管相贯节点平面外抗弯承载力的影响,建立了节点的有限元模型,确定了节点平面外转角的获取方法,与已有试验结果及规范公式对比后,确定0.07弧度节点转角准则作为节点平面外抗弯承载力的判定方法。根据大量有限元计算结果分析了面外角对空间X形圆钢管相贯节点平面外抗弯承载力的影响,并在已有规范公式基础上,建立了考虑面外角影响的节点承载力计算式。研究结果表明:面外角有利于节点的正向平面外抗弯,但不利于节点的反向抗弯,面外角对支主管直径比小于0.6的节点抗弯承载力的影响较小,但对直径比大于0.75的节点的影响较大,改进后的计算式较好地反映了有限元分析结果。     

XKK型空间相贯节点极限承载力有限元分析

应用有限元分析方法对XKK型空间相贯节点进行全过程屈曲分析,揭示了相贯节点塑性区的扩展过程和节点区应变分布状态及破坏模式。通过对多组不同几何特性的XKK型节点进行对比分析,揭示了影响空间节点相贯承载力的主要参数以及其与承载力的关系,并将有限元计算结果与规范计算结果进行了对比。结果显示:支、主管管径比1β及腹、主管管径比2β的增大可有效提高节点承载力;各杆杆夹角对节点承载力影响较小;杆件径厚比iγ宜控制在一定范围之内。在参考平面X型,K型相贯节点承载力计算公式及相关资料的基础上,提出了XKK空间相贯节点承载力计算建议公式。     

左右梁高不同外加强环式钢框架节点力学性能

为了研究左右梁高不同的圆形钢管柱-H型钢梁外加强环式框架异形节点的力学性能,利用非线性有限元软件ABAQUS建立了三维空间外加强环式钢框架异形节点有限元模型,并进行弹塑性有限元分析.对比分析了不同几何参数对外加强环式钢框架节点的承载能力及初期刚度的影响.结果表明:随着左右梁高度比的增加,节点域的承载力降低,初期刚度增加;增加柱壁厚度和梁翼缘厚度,导致节点域的承载力增加;随着轴压比的增加,节点域的承载力随之降低;柱壁厚度、梁翼缘板厚度以及轴压比对节点域的初期刚度影响较小.     

钢管输电塔K节点承载力算法的优化研究

我国现行规范给出的K型节点承载力算法的计算结果均与钢材屈服强度成线性关系,未考虑K节点的弹塑性稳定破坏问题.利用有限元仿真分析了屈服强度对节点承载力的影响,给出了K节点承载力公式的优化方法,该方法采用最大承载力和最大变形双重控制的方法来确定它的承载力,仿真结果表明:优化后的算法更符合有限元计算结果,可以服务于钢管塔节点...     

节点域厚度对梁端翼缘削弱型节点承载力影响的研究

探讨了节点域厚度对梁端翼缘削弱型节承载力的影响,利用大型有限元分析软件ABAQUS作为工具,对梁削弱型节点进行低周往复加载下的模拟试验。通过对加载现象、应力云图的对比分析,研究讨论了节点域厚度对梁端翼缘削弱型节点承载力的影响。经过分析得出在一定范围内节点域越厚节点的极限承载力越大;柱的局部屈曲能导致节点丧失15%~25%的承载力,梁的整体侧移能导致节点丧失50%的承载力。     

插销式钢管脚手架安全性能试验研究

通过插销连接可靠性试验、节点半刚性量测试验、基本单元体受力性能试验以及四榀室外大型足尺整架试验的系列试验研究和模拟计算分析,对一种新型的插销式钢管脚手架的安全性能进行了较为系统的研究.研究结果表明,该脚手架的插销是稳定的,在正常工作中不会自动向上滑出,其节点在正常工作中是安全可靠的,节点不会先于杆件破坏,但节点连接刚度对脚手架的极限承载力会产生很大的影响,选用过高的节点连接刚度进行极限承载力计算将会造成安全隐患,并给出了半刚性节点的刚度建议值;采用半刚性连接的计算模型进行模拟计算、并取用一定的安全系数,该脚手架具有良好的安全性能和较大的承载力.     

复杂荷载下不等宽T型方管节点承载力计算

直接焊接方管节点是复杂的三维空间薄壁结构,对其理论分析必须考虑几何非线性和材料非线性的影响．采用能处理几何非线性和材料非线性影响的有限元方法,研究了几何参数变化对弯矩作用下不等宽T型方管节点性能的影响．给出了在弯矩、轴力作用下节点的承载力公式．通过对压弯组合作用下节点承载力的研究,给出了在压弯组合作用下节点的设计公式．     

负载下焊接加固受弯工形钢梁的受力特性分析

采用通用有限元软件ANSYS建立有限元模型,对3个不同初始负载下焊接加固的受弯工形钢梁和1个做对比用的未加固工形钢梁的受力特性进行有限元分析,并详细介绍了2种用于模拟负载下焊接加固钢梁受力特性的有限元分析方法。基于目前最常用的、仅采用生死单元技术而未考虑焊接热过程的有限元分析方法,采用间接热一结构耦合分析方法,考虑焊接热过程和随温度变化的钢材材性,提出了能够考虑负载下焊接过程影响的有限元分析方法。通过将有限元计算结果与相应的试验结果进行对比,验证了采用的有限元分析方法和有限元模型的可行性。计算结果表明：负载下焊接加固后的钢梁的极限承栽能力受初始负载的影响较大。     

矩形钢管焊接球节点的有限元分析与试验研究

为了解轴力、弯矩及两者共同作用下矩形钢管焊接空心球节点的受力性能与承载能力，进行了有限元分析和试验研究.采用理想弹塑性应力-应变关系、Von-Mises屈服准则，建立了基于几何非线性的有限元模型，对承受轴力、弯矩及它们共同作用的矩形钢管焊接球节点进行了大量的有限元参数分析.对4个典型足尺节点进行了试验研究，直观了解节点的受力性能和破坏机理，并验证了有限元模型的可靠性.研究表明，轴力和弯矩共同作用的焊接球节点的轴力-弯矩相关关系与节点的几何参数无关，极大地简化节点承载力的计算方法.     

Lateral load-carrying capacity analyses of composite shear walls with double steel plates and filled concrete with binding bars

A method is developed to predict the lateral load-carrying capacity of composite shear walls with double steel plates and filled concrete with binding bars(SCBs). Nonlinear finite element models of SCBs were established by using the finite element tool, Abaqus. Tie constraints were used to connect the binding bars and the steel plates. Surface-to-surface contact provided by the Abaqus was used to simulate the interaction between the steel plate and the core concrete. The established models could predict the lateral load-carrying capacity of SCBs with a reasonable degree of accuracy. A calculation method was developed by superposition principle to predict the lateral load-carrying capacity of SCBs for the engineering application. The concrete confined by steel plates and binding bars is under multi-axial compression; therefore, its shear strength was calculated by using the Guo-Wang concrete failure criterion. The shear strength of the steel plates of SCBs was calculated by using the von Mises yielding criterion without considering buckling. Results of the developed method are in good agreement with the testing and finite element results.     

大跨度钢桁拱桥的极限承载力分析

钢桁拱桥是以承压为主的结构体系,随着跨径的不断增大,其非线性效应会变得十分突出,因此研究其极限承载力并对其安全性进行准确评估就变得尤为重要。本文以主跨436m的中承式钢桁拱桥新蕉门大桥为例,运用大型有限元软件ANSYS详细分析了该桥的极限承载力,并探讨了不同荷载分布方式对其极限承载力的影响。结果表明以分支点稳定理论为基础的线弹性分析大大高估了桥梁的安全系数;与几何非线性分析结果相比较,材料非线性对此桥极限承载能力的影响较大;不同的荷载分布方式对此桥的极限承载力影响较小。     

K型、KK型部分搭接方管节点极限承载力的对比分析

目的为了得到参数对应的K型、KK型部分搭接方管节点承载力对应关系,建立合理的KK型搭接方管节点承载力计算方法.方法采用ANSYS程序进行了93对K型、KK型部分搭接方管节点的弹塑性大挠度有限元分析.分析了管节点的塑性区扩展过程和破坏模式,比较了两种加载模式下节点的性能.研究了KK型节点和K型节点极限承载力之比(即空间作用系数)随节点几何参数的变化规律.结果通过多元线性回归,得到了体现主要几何参数影响的节点空间作用系数公式.将回归公式与有限元计算结果进行了对比分析,验证了公式有较好的精度.结论可以通过将K型部分搭接方管节点的极限承载力乘以空间作用系数得到参数对应的KK型节点的极限承载力.     

回归法分析预应力管桩单桩极限承载力时效性

根据浙江沿海地区桩周土静探侧摩阻力平均值、静探锥尖阻力平均值与休止期的关系,给出了单桩初始极限承载力的计算公式,并结合工程实测数据,分析了压桩力与单桩初始极限承载力的关系.运用数理统计回归拟合方法,分析了该地区单桩极限承载力增长率随休止期的变化规律,并给出了单桩极限承载力随时间变化的预测公式.计算值与实测数据表明两者比较吻合.     

钢管混凝土柱-钢梁外环板节点抗弯承载力计算方法

基于ABAQUS软件建立了钢管混凝土柱-钢梁环板节点的三维有限元数值模型,通过已有试验结果与数值计算结果的对比校验了有限元模型的适用性。基于数值分析结果,分析了此类节点的受力特性,并利用有限元模型进行了参数分析,探讨了环板宽度、柱截面含钢率、钢梁极限弯矩、钢管强度、钢梁材料强度、混凝土强度、柱轴压比、梁柱线刚度比等参数对此类节点抗弯承载力的影响规律。在参数分析的基础上建议了此类节点的抗弯承载力简化计算公式,简化计算结果与有限元计算结果总体上吻合良好。     

单排配筋剪力墙节点抗震试验及承载力分析

为了研究单排配筋混凝土剪力墙结构中带有不同边缘构造配筋的墙肢与连梁节点抗震性能,进行了4个墙肢与连梁节点的低周反复荷载试验.在试验研究基础上,分析了其承载力、延性、刚度、滞回特性、耗能能力、破坏特征等,并建立了单排配筋剪力墙连梁承载力计算模型,计算所得承载力与试验结果符合较好.研究结果表明,单排配筋混凝土剪力墙节点经过合理的配筋及构造措施能满足多层住宅结构抗震设计要求.