管桁结构K型搭接节点滞回性能有限元数值分析

在管桁结构中,对于搭接节点隐藏焊缝焊与不焊的问题,现行钢结构设计规范GB50017-2003对此部分焊接未作明确要求.为揭示K型搭接节点隐藏焊缝焊接与否对节点抗震性能的影响,在试验研究的基础上,采用ANSYS有限元软件中的三维四节点弹塑性壳单元shell181建立有限元模型,对管桁结构K型搭接节点隐藏焊缝焊接与否进行了数值模拟,得到了2种不同焊接方式下的K型节点在往复荷载作用下的滞回曲线、骨架曲线及节点域的应力分布.分析结果表明:隐藏焊缝不焊接节点的滞回性能优越于隐藏焊缝焊接的节点;搭接节点的最大应力主要发生在两腹杆的搭接处,为此搭接节点的搭接率尽量要小点;ANSYS有限元结果与试验数据的吻合度较好,说明相贯节点的滞回性能的试验通过有限元模拟分析是可行的.     

K型圆管相贯节点的滞回性能分析及试验

节点作为空间结构最重要的组成部分,其在反复荷载作用下的荷载—变形曲线(滞回曲线)是对其延性、耗能能力、强度、刚度等力学性能的综合反映。对K型搭接相贯节点内隐藏焊缝焊与不焊两种模型在弦杆轴向往复荷载作用下进行试验研究和有限元模拟计算,对比分析得到节点试件的破坏模式和滞回曲线,同时有限元模拟分析所得结果和试验所得结果较为吻合。结果表明:隐藏焊缝焊接节点破坏时是局部的,最终是搭接管在焊缝处被拉断;不焊节点的破坏模式是焊缝整体破坏,隐藏焊缝不焊对节点承载力的影响不能忽视。通过有限元模拟分析来代替相贯节点滞回性能试验是可行的。     

K型外套强化矩管桁架节点滞回性能与恢复力模型

为研究焊接外套强化K型矩管桁架节点滞回性能与恢复力模型,基于ADINA,采用引入微动力阻尼系数的非线性Full Newton-Raphson方法进行了节点滞回承载能力数值分析。考虑材料弹塑性、屈曲大变形、撕裂失效等非线性影响因素,得出了用以评价节点抗震性能的骨架曲线、延性系数等主要指标;结合外套管长度、厚度和支管与主管的宽度比等主要影响参数,分析了外套强化节点滞回性能的变化规律,进一步提出节点恢复力模型。     

主管管壁加厚型圆钢管T节点的滞回性能分析

在足尺试件试验研究的基础上,采用有限元软件ANSYS对低周往复荷载作用下的T型圆钢管节点进行了滞回性能分析。所采用的有限元模型分析结果与试验结果进行了对比,两者吻合良好,从而验证了有限元模型的可靠性。在此基础上,对主管管壁加厚节点模型的滞回性能进行有限元参数分析,从而得到加厚参数对T节点滞回性能的影响规律。     

钢管混凝土柱与梁节点荷载-位移滞回曲线理论分析

对钢管混凝土梁柱节点梁端荷载－位移滞回曲线进行了理论分析,建立了节点恢复力模型,按照传统和改进两种分析方法,编制数值计算程序进行节点荷载－位移滞回曲线分析,并将计算结果与试验数据进行对比,吻合良好,提出了将节点核心区的弯曲和剪切变形综合考虑,一方面解决了按传统方法计算时,核心区弯曲变形和剪切变形在试验中无法分开测量的缺点,另一方面可以考察节点核心区的综合变形能力。     

N型圆钢管相贯节点滞回性能的有限元研究

在试验的基础上,采用有限元软件ANSYS对低周往复荷载下的N型圆钢管相贯节点进行滞回性能分析,揭示了该节点具有良好的塑性变形能力.将计算结果与试验结果进行对比,验证了有限元模拟往复试验的可行性,为N型圆钢管相贯节点在实际工程中的应用提供了参考依据.     

环口板加强型T型圆钢管节点滞回性能研究

为了研究环口板加固对T型圆钢管节点滞回性能的影响,运用有限元方法对环口板加固T型圆钢管节点进行了滞回性能的参数分析.参数包括支管直径与主管直径比β,主管直径与2倍主管壁厚的比γ,环口板厚度与主管管壁厚之比γc,和环口板长度与支管直径之比lc／d1.有限元分析结果表明:环口板加固T型圆钢管节点的滞回性能相对于未加固节点得到了很大的改善.参数β和γ对节点的滞回性能有显著影响.为了改善节点的滞回性能,建议环口板的厚度不宜超过主管厚度的1.5倍,环口板的长度不宜超过支管直径的2倍.     

空间钢管-板XX型节点静力性能参数分析

采用计算机模拟仿真方法,对空间钢管-板XX型节点进行参数分析。研究了不同的支管加载比例、几何参数和主管应力比对空间钢管-板XX型节点的破坏模式和极限承载力的影响。结果表明：节点板间的夹角不同时,支管加载比例对节点极限承载力的影响规律有很大差异;主管应力比无论正负均会引起节点极限承载力的降低。在此基础上,通过对数值结果的回归分析,考虑了节点板间的夹角和支管加载比例的空间影响效应,提出适用于该类节点的极限承载力公式。     

钢框架十字型刚性节点滞回性能分析与设计

为研究钢框架十字型刚性节点构件的滞回性能,以轴压比、H型钢柱腹板厚度、钢梁截面形式及加劲肋为参数,设计8组钢框架十字型刚性节点和1组T型刚性节点;基于简化的力学模型和材料的本构关系,利用ABAQUS软件建立有限元模型,分析节点试件的滞回性能;通过与已有的T型刚性节点试验结果对比,两者吻合较好,验证有限元模型的合理性.开展十字型节点仿真分析,提取节点荷载—位移滞回曲线、包络图、骨架曲线和应力云图,获得柱轴压比、H型钢柱腹板厚度、钢梁截面形式及加劲肋对该类节点抗震性能的影响规律,并对轴压比、柱腹板与翼缘厚度比提出设计建议.结果表明:柱轴压比设计限值建议取为0.5,柱腹板与翼缘厚度比设计限值建议取为0.75.当截面形式为H型钢时,十字型刚性节点的抗震性能良好,并且优于截面形式为钢管的,节点域设置横向加劲肋可有效提高节点的抗震性能.     

环口套管加强型T型圆钢管节点的滞回性能研究

为了提高桁架管节点的承载力及抗震性能,采用环口套管加强方式对管节点进行加强.基于有限元分析环口套管加强型管节点在承受轴向循环荷载作用下的滞回性能.通过分析发现:环口套管加强模型滞回曲线包围的面积显著大于未加固模型滞回曲线所包围的面积.同时,由于环口套管提高了节点相贯部位的主管刚度,使得破坏部位于相贯处的焊趾处转移到了套管两端边缘部位的主管表面.此外,基于有限元计算结果,分析了模型的延性比和能量耗散等抗震性能参数.结果表明:加强型节点的延性比和能量耗散值均有大幅度提高.     

有限元法研究钢管混凝土框架的滞回性能

建立了钢管混凝土框架结构的三维非线性有限元分析模型,通过与在低周反复荷载作用下的方钢管混凝土框架结构试验所得的滞回曲线进行对比,可见该模型的计算结果较为精确,可以应用于框架的结构分析中.利用此模型对在低周反复荷载作用下的柱轴压比不同的钢管混凝土框架结构进行有限元分析,对比研究了其滞回曲线和位移延性系数,得出了随着框架柱轴压比的增大,框架延性降低的结论.     

不同加载形式下K型节点受力分析

现代空间结构的快速发展,造型的复杂化使结构的受力形式越来越复杂.因此对结构中节点的充分研究显得非常必要。节点的静力性能研究已经很充分,为了更好了解K型节点在往复荷载作用下的受力性能,通过有限元比较分析主管和支管分别在往复荷载作用下的受力性能以及破坏特征。最终得出主管和支管受力情况下的极限承载力基本一致,支管受力情况下的延性较好。     

钢筋混凝土梁柱边节点滞回性能数值模拟

为准确模拟梁柱边节点在地震条件作用下的滞回响应,建立考虑黏结退化机制的梁柱边节点有限元模型。基于ANSYS有限元平台,采用Voce-Chaboche混合强化模型定义钢筋的循环本构关系,开发组合弹簧单元实现往复荷载作用下钢筋与混凝土间的黏结退化机制,根据损伤理论提出往复荷载作用下黏结滑移本构关系预测模型。有限元计算得到的滞回曲线、骨架曲线、刚度退化曲线、应力云图与试验结果的对比表明：混合强化本构能更好地描述往复荷载作用下钢筋的滞回响应,组合弹簧单元成功地反演了往复荷载作用下钢筋与混凝土的黏结退化特征,往复荷载作用下节点梁中塑性铰的发育导致梁塑性伸长,将对边节点柱造成不利影响,梁柱边节点数值模拟结果与试验结果吻合良好,为准确模拟梁柱边节点的滞回性能提供了理论基础和技术平台。     

新型钢框架梁柱节点滞回性能试验研究及有限元分析

通过模型节点滞回试验研究和有限元分析,探讨了一种新型钢框架梁柱耗能节点的力学性能和耗能能力。该节点是利用螺杆对角钢节点进行改善的半刚性节点,并基于控制结构损伤仅限于角钢和螺杆进行设计。6个模型节点的对比实验研究表明,试验节点因角钢塑性损伤、裂缝扩展和螺杆屈曲及疲劳断裂而出现性能退化。螺杆连接的节点转动能力和破坏模式取决于螺杆的抗疲劳断裂能力,采用良好延性螺杆的节点具有更好的耗能能力。节点有限元模型可以较好地模拟试验节点在出现明显强度退化或螺杆断裂前的滞回性能和变形模式,验证了角钢垂直度偏差引起的预应力刚化效应、角钢塑性区分布和螺杆屈曲引起的节点性能退化。最后,分析了这种新型梁柱耗能节点的优缺点,并提出了进一步改进节点和深入研究的建议。     

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.     

管桁架K型节点不同间隙的抗震性能研究

管桁架结构的设计中,节点的设计是最重要和繁琐的,受力情况较复杂,特别是内力分布和转角变形,在设计、施工过程中要完全解决有相当的难度,结构设计人员在设计中都是采取保守设计,最新的规范也仅仅给出管桁架K型节点在轴向荷载作用下的静定承载力计算公式,其他的特别是抗震方面都未提及,所以本文研究管桁架K型在不同节点间隙时候的滞回性能,通过滞回曲线等曲线的变化规律,来分析其抗震性能。     

钢框架梁柱组合节点滞回性能有限元分析

钢框架组合节点考虑楼板组合效应后,其承载能力大幅提高,节点区刚度相应增大,可能对抗震造成不利影响。采用通用有限元软件ABAQUS建立非线性精细有限元模型,并对单元选取,螺栓受力行为和材料的应力应变关系及损伤模型的确定进行详细说明。结合国内外已有的钢框架组合梁节点拟静力试验,验证了非线性有限元模型的正确性和适用性。试验和有限元分析结果均表明：考虑楼板的组合效应之后,该类型节点的刚度和承载力均有较大幅度提高,承载力提高幅度约为26％,节点区弹性刚度提高了30％左右;在静力往复荷载作用下,该类型节点的滞回曲线较为饱满,耗能能力强,具有良好的抗震性能。     

型钢混凝土框架滞回性能分析

采用通用有限元程序ABAQUS建立了非线性有限元模型,研究了型钢混凝土框架的滞回性能,通过与文献试验结果的对比分析,验证了有限元模型的合理性。然后就系统的对型钢强度、混凝土强度、配箍率和纵向配筋率等参数对型钢混凝土框架滞回性能的影响进行对比分析。结果表明,型钢强度、混凝土强度对结构承载力影响较大,配箍率、纵向配筋率影响较小。     

不同参数对方钢管混凝土柱滞回耗能的影响

方钢管混凝土柱（CFST,Concrete Filled Square Steel Tubular）抗震性能优越,影响其抗震性能的参数有：长细比、轴压比、幅厚比,且这种影响是相互耦合的.通过正交比较分析的方法,利用有限元软件ABAQUS对19根CFST进行数值模拟分析,研究了不同参数对CFST滞回耗能的影响.总体上CFST在低周反复水平荷载作用下滞回曲线饱满,在柱屈服以后承载力并没有明显的下降.CFST具有良好的耗能能力,抗震性能优越.幅厚比对CFST滞回耗能影响最大,轴压比次之,长细比在一定范围内有一定的影响.