钢管结构法兰连接节点抗弯承载简化设计方法

目的 提出法兰连接节点的抗弯承载设计方法,为实际工程中的法兰连接节点设计提供依据.方法 利用屈服线理论和简化的螺栓受力模型,得到分别由法兰板厚度控制和螺栓控制的法兰连接节点抗弯承载力,并力求综合两者,全面衡量法兰连接节点的受力特性.结果 根据屈服线理论得到的由法兰板厚度控制的弯矩承载力计算公式的结果,与有限元计算结果和试验结果进行比较,三者吻合较好,证明其具有合理性和良好的适用性;根据半T型连接模型得到的螺栓力计算公式,合理考虑了螺栓的撬力作用,并得到螺栓与法兰厚度等强时的法兰板厚度计算式.结论 最终得到了法兰连接节点全面的抗弯设计方法,提供了合理的设计流程,为法兰连接节点设计提供了一种有效途径.     

方钢管法兰连接承载性能的有限元分析

方管法兰连接的研究在国内几乎是空白,国内外的相关资料中也没有给出成熟的设计方法.在由屈服线理论推导得到的理论公式基础上,利用通用有限元软件ANSYS,分别对无加劲和有加劲方钢管法兰连接的承载性能进行了有限元分析,验证了理论公式的正确性与准确性.利用有限元计算结果,分析了螺栓个数n,法兰板厚度t以及螺栓边距参数η等参数对节点破坏形态和承载力的影响.提出如下设计建议：螺栓布置越接近钢管壁越好;提高无加劲和有加劲方钢管法兰连接节点承载力的最有效途径分别是增加螺栓个数和增加法兰板厚度;在无加劲法兰连接能满足承载力要求的条件下,应尽量避免采用有加劲法兰连接.     

海洋平台组合结构-钢连接节点轴压性能试验研究及有限元分析

为了解决不锈钢管中管钢管混凝土组合海洋平台上、下组块结构间连接可靠性的问题,在JZ20-2北高点井口平台的基础上,提出了过渡件连接、隔板加劲肋连接和法兰连接3种节点型式.为考察和比较这3种连接节点的轴压力学性能,设计制作了3个1∶4的缩尺模型试件并进行了静力试验.同时,利用有限元ABAQUS对节点进行了非线性分析.有限元和试验的结果表明:过渡件节点、隔板加劲肋节点和法兰节点均能满足海洋平台承载力的设计要求,其中,法兰节点承载力最高,隔板加劲肋节点延性最好.除法兰节点外,过渡件节点和隔板加劲肋节点破坏严重.试件破坏形态主要表现为过渡件、钢管、隔板和加劲肋的屈曲,而不锈钢管中管钢管混凝土外观完好,承载力仍有盈余.     

高压输电钢管塔柔性法兰承载性能的有限元分析

以某500 k V大跨越输电钢管塔用柔性法兰为研究对象,采用ANSYS软件建立了柔性法兰的三维有限元模型,考虑螺栓、法兰盘接触非线性,获得了轴向载荷下柔性法兰的应力和位移分布情况。通过分析载荷-位移曲线得到了法兰节点的承载力,并与试验结果进行对比,验证了有限元模型的正确性。改变柔性法兰的设计参数再进行有限元计算,得到了各设计参数对法兰节点承载力的影响规律,并据此给出了提高钢管塔柔性法兰承载力的有效措施。     

部分端板连接梁柱组合节点抗弯承载力计算

目的对部分端板连接梁柱组合节点进行弹塑性分析,提出此类节点塑性抗弯承载力的计算方法.方法采用ANSYS有限元软件建立部分端板连接梁柱组合节点模型,与已有试验数据对比验证其模拟的可靠性.对部分端板连接梁柱组合节点进行参数分析,研究节点弯矩与转角之间的关系,探讨抗弯承载力的计算方法.结果提出了计算节点塑性抗弯承载力的精确计算方法,该方法的计算结果与有限元分析结果基本一致,相对误差小于10%,计算方法的精度优于欧洲规范计算方法.结论新方法能很好计算部分端板连接钢框架组合节点塑性抗弯承载力,可为制定相关规范提供借鉴.     

装配式冷弯型钢结构楼盖承载性能的有限元分析

目的 研究销轴法兰节点及应用此种特殊形式节点的装配式冷弯型钢结构楼盖的承载性能,为其推广应用及有关规范标准的编制提供技术支持.方法 以我国南方某工程示范楼的楼盖为算例,利用有限元软件ANSYS对装配式斜支撑冷弯型钢结构楼盖在竖向荷载作用下的承载性能及自振频率进行分析,并对结构中销轴法兰节点、组合楼板与钢梁连接方式对楼盖承载性能的影响进行研究.结果 算例中销轴法兰节点刚度较大,应用此种节点的楼盖承载力及变形性能在楼面荷载小于10 kN/m2时接近于节点刚接模型;梁柱节点刚度对楼盖整体结构承载性能的影响明显;楼板与梁铰接模型的整体承载力及竖向刚度均低于楼板与梁刚接模型.结论 算例中应用销轴法兰节点的装配式冷弯型钢结构楼盖具有足够的承载力并能满足正常使用的要求;在装配式冷弯型钢结构的设计中,应对梁柱节点刚度及组合楼板与钢梁的连接方式予以重视,保证连接可靠.     

大跨越输电塔螺栓和法兰连接的有限元分析

以某大跨越输电塔工程为背景,利用ANSYS三维有限元分析软件建立了大跨越输电塔上螺栓和法兰连接的三维有限元模型.在考虑非线性接触的基础上,通过螺栓和法兰连接的接触问题在ANSYS中的实现,分析了螺栓和法兰连接在承受风载荷情况下的强度问题,对ANSYS在螺栓和法兰连接接触模拟方面的实现具有借鉴意义.     

T形圆钢管-横向板相贯节点半刚性连接模型

通过实体单元有限元计算获得了T形圆钢管-横向板相贯节点的轴力—局部变形全程曲线,基于Menegotto-Pinto方程建立了T形节点的半刚性连接模型,确定了由全程曲线获取半刚性连接模型中8个参变量的方法,并通过大量有限元计算获得关于8个参变量的大量散点数据.根据散点数据进行参数化分析,并结合多元非线性回归技术建立了8个参变量的参数化计算公式,最后利用有限元计算结果对节点半刚性连接模型进行校验.结果表明:8参数模型较好地反映了T形圆钢管-横向板节点在横向板轴力作用下的半刚性性能.     

基于ANSYS的螺纹连接法兰结构模态分析

运用工程分析软件ANSYS分析了螺纹连接法兰结构的模态.通过建立有限元模型对其进行模态分析得到固有频率、振型,对比分析不同固有频率对结构的影响,为螺纹连接法兰结构的有限元模型简化以及进一步的动力学分析、非线性接触分析提供了理论依据.     

端板连接半刚性节点对多层钢框架设计的影响

我国目前将端板连接按刚性节点进行设计,主要用在单层门式刚架结构中,对多层钢框架由于缺乏计算理论和方法,与实际情况相差很大,特别是对抗震性能的影响很大.针对端板连接节点,采用有限元分析的方法,利用试验和有限元计算得到的节点刚度转角曲线,将半刚性端板连接节点视为弹簧单元,通过通用有限元软件Ansys建立有限元模型进行计算分析.对比了将端板连接视为刚性和半刚性两种情况下钢框架的内力和变形,在钢框架分析和设计中,应考虑半刚性节点的影响.并给出一些在设计时考虑节点刚度的建议,希望能够对实际工程设计有所助益.     

考虑节点滑移时采动区输电铁塔基础的位移限值

依据输电铁塔的螺栓连接角钢节点的加工制作和受力特征,分析了螺栓连接节点的3种受力状态;在总结已有试验结果的基础上,提出了螺栓连接角钢节点滑移变形过程的简化四阶段线性力学模型;建立了考虑节点轴向滑移变形的输电铁塔整体有限元计算模型,分析得到了铁塔在正常运行工况和典型地表变形组合作用下的基础位移极限值.研究表明:考虑节点滑移后,对铁塔在各典型工况下的最终破坏形态没有显著影响,但铁塔斜材的轴力变化规律比无滑移模型更接近比例模型试验的情况;在相同工况下,不考虑节点滑移的分析结果过于保守,这说明可采用考虑节点滑移的模型来计算采动区输电铁塔的基础位移极限值.     

承插型盘扣式钢管支架盘扣节点扭矩-转角模型适用性研究

承插型盘扣式钢管支架盘扣节点半刚性明显,是架体力学性能的重要影响因素之一.因此对架体进行精确数值分析时,需要合理选取盘扣节点扭矩-转角数学模型.在盘扣节点抗扭试验的基础上,采用数理统计方法获取盘扣节点扭矩-转角的二参数对数模型和三线性模型.通过架体荷载试验和有限元数值计算,对比分析盘扣节点单线性模型、三线性模型和二参数对数模型的适用性.三种盘扣节点模型参数选取合理时,架体有限元数值计算结果均可满足实际工程对稳定承载力的精度要求,其中盘扣节点采用二参数对数模型时,架体极限稳定承载力有限元数值计算值与试验值吻合性最好.由于立杆荷载分配不均、上下立杆连接半刚性、构件间隙和过盈装配等因素,架体侧移和盘扣节点扭矩的有限元数值计算值与试验值相差明显,结合试验数据规律,采用系数修正法对有限元数值计算结果进行了修正.     

塔设备连接法兰的校核方法研究及应用

为了解决石化行业中塔设备连接法兰腐蚀后的连接可靠性问题,降低生产过程中的事故发生概率,对法兰校核方法进行了研究,并结合工程实例,提出了用有限元软件AxiPRO对法兰连接系统在内外载荷共同作用下的强度和刚度校核方法,克服了法兰设计校核标准中不考虑外部载荷的影响和只进行强度计算的弊端.首先对法兰连接系统进行强度校核,通过等效应力原则确定连接系统中的危险区域,考核其是否满足强度要求;然后对法兰密封性进行了计算,根据垫片应力分布情况推断法兰的泄漏情况及泄漏趋势,最后给出了法兰泄漏预判断的有限元分析方法流程.     

螺栓预拉力对柔性法兰连接节点刚度影响的试验设计

通过柔性法兰连接节点刚度的定义,研究了不同的螺栓预拉力在变电构架柔性法兰连接中的应用,分析了并设计了高强螺栓与高强度普通螺栓对法兰连接节点刚度影响的试验,指出了在试验设计时所需的注意事项.     

钢混凝土组合梁-钢管混凝土柱节点性能

为了研究钢混凝土组合梁-钢管混凝土柱节点的力学性能和半刚性特性,制作了4个比例为1∶3的节点模型进行试验,借助有限元分析软件ABAQUS建立了节点的有限元模型进行数值计算,分别进行了试验结果与数值计算的相应测点的应变、位移等结果的对比分析.通过试验与数值计算彼此校核,得到了与试验相符的有限元模型.在此模型的基础上,建立了该组合梁柱节点只含几何参数的相对弯矩-转角曲线模型.     

特高压电气设备瓷套与法兰连接弯曲刚度的计算系数

通过对特高压瓷套与法兰连接部位弯曲刚度试验得到了特高压瓷套与法兰连接部位弯曲刚度计算系数.将此计算系数应用到模拟特高压瓷套的有限元计算中,瓷套的基频及顶部位移与试验结果比较吻合,增大该计算系数后,特高压瓷套的频率随之增大;当该系数增大到4.0×108时,瓷套的基频基本不改变.最后给出了特高压设备的计算实例,根据此计算系数计算的设备应力、基频与试验结果吻合,验证了特高压瓷套与法兰连接部位弯曲刚度计算系数的正确性.应用此计算系数可以提高特高压电气设备仿真计算的精度.     

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.     

H形柱传统弱轴连接抗震性能的有限元分析

为研究H形柱传统弱轴连接节点的抗震性能,对已有缩尺试验进行了有限元模拟和8个足尺模型的有限元模拟分析.通过与缩尺试验模型相同尺寸的有限元模型对试验进行了模拟,两者吻合较好.并且对8个足尺有限元模型结果的分析和对比,得出了该种连接的抗震延性、塑性转动能力等相关结论.并给出了对该种连接不足之处的一些改进建议.     

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．     

带外套管钢管混凝土柱与钢梁节点力学性能研究

在总结以往钢管混凝土柱与钢梁连接节点不足的基础上,提出了新型带外套管式钢管混凝土柱与钢梁单边螺栓连接节点,通过已有的试验研究和理论分析,考虑构件的初始几何缺陷和混凝土的塑性损伤本构,在与试验对比后,分别建立了带和不带外套管式钢管混凝土柱-钢梁端板连接节点的有限元模型.通过对模型进行单调加载,分析节点的破坏和工作机理;然后对节点进行参数分析,总结出影响节点初始刚度和承载力的主要因素;提出外套管式钢管混凝土柱-钢梁端板连接节点的M-θr实用模型.结果表明:带外套管式钢管混凝土-钢梁端板连接节点具有更大的初始刚度、承载力,提出节点的M-θr曲线实用计算方法与有限元计算出的M-θr曲线吻合较好,研究将为外套管式钢管混凝土柱-钢梁单边螺栓端板连接节点在实际工程中的应用提供参考.