X形圆钢管相贯节点焊缝断裂预测及承载力分析北大核心CSCD

为了验证应力加权损伤模型(SWDM)对相贯节点在单调荷载作用下延性断裂预测的适用性,对正交设计的23个X形圆钢管相贯节点进行有限元分析。应用空穴扩张模型(VGM)和SWDM,得到了荷载和断裂点损伤度曲线,通过洛德角参数的变化,分析了断裂点的应力状态,对比了VGM和SWDM预测结果;运用ABAQUS子程序模拟了焊缝破坏过程,分析了节点几何参数对焊缝承载力的影响。结果表明:SWDM预测的断裂荷载要低于VGM,断裂点的应力状态是由轴对称拉伸或压缩状态向平面应变状态的趋势变化,通过引入洛德角参数,SWDM能准确地模拟节点在不同应力状态下的损伤累积,预测精度高于VGM,适用性更好;焊缝的开裂始于鞍点处,并迅速向冠点发展,导致节点破坏;节点支主管壁厚一定时,支主管外径比和主管径厚比越大,焊缝承载力越低;《钢结构设计标准》(GB 50017—2017)中焊缝承载力计算公式未考虑焊缝受力不均匀的影响,计算结果会出现偏不安全的情况。     

X型冷弯薄壁圆钢管相贯节点有限元分析

推导了考虑焊缝尺寸情况下圆钢管X型节点环向模型的强度公式,通过有限元软件ANSYS模拟分析了相贯节点的受力情况,并对焊接过程中出现焊瘤缺陷的情况提出建议。     

圆钢管相贯节点平面内受弯的焊缝计算

圆钢管相贯节点平面内受弯时,焊缝的惯性矩是焊缝强度计算的重要几何参量,因此主要对焊缝的空间几何特性如有效截面积及有效截面的惯性矩进行分析。数值分析考虑主管与支管管壁沿相贯线的全周二面角的变化,在有效截面理论的基础上得到焊缝的几何特性。结合有限元分析,最终建立圆钢管相贯节点焊缝有效截面惯性矩的表达方法,提出焊缝平面内受弯的强度计算公式。计算公式与有限元结果的对比表明,基于焊缝几何特性的计算方法可以基本保证焊缝抗弯强度计算的安全性。     

圆钢管十字相贯节点试验研究

以某单层网壳工程为背景,对圆钢管十字相贯节点抗弯刚度和承载力进行了足尺试验研究。该工程中,钢网壳上铺设一层钢板,采用焊接方式连接。为了解该加强方式对节点强度和刚度的影响,试验共分为两组,第一组试件由圆钢管直接焊接而成,第二组试件在节点一侧加焊钢板。文中详细介绍了试验方案和主要试验结果,并对试件的破坏模式和加强钢板的作用进行了分析。试验结果表明,圆钢管十字相贯节点具有较强的抗弯刚度和承载力;加强钢板可以改变节点的受力方式和破坏形式,有效提高节点在平面内的承载力和刚度。     

X形方圆钢管相贯节点超低周疲劳断裂试验研究

为研究焊缝类型和内加肋板对钢管相贯节点超低周疲劳性能的影响,开展了 3个X形方圆钢管相贯节点的超低周疲劳试验,研究了节点的破坏形态,分析了节点处的应变分布规律,得到了节点的疲劳寿命.试验结果表明:3个X形方圆钢管相贯节点的裂纹均起始于节点的鞍点位置,角焊缝和熔透焊缝X形方圆钢管焊接相贯节点均呈现出冲切破坏特征,并且焊缝...     

圆钢管相贯节点焊缝坡口数控切割实用方法研究

空间管桁架结构是目前流行的结构形式,其节点为多根不同方向的钢管相贯连接。工程上为了使钢管相贯处焊缝均匀,焊接可靠,需要将钢管端部的焊口准确切割成型。结合《建筑钢结构焊接技术规程》JGJ81-2002中的规定,参考国内数控管相贯线切割机的工艺要求,对圆钢管相贯节点焊缝坡口角度数控切割的实用方法进行了研究,给出了适用于数控切割的坡口角度计算方法。     

空间隔板焊接X形圆钢管相贯节点受力性能试验研究

对3个足尺空间隔板焊接X形圆钢管相贯节点分别进行了轴力作用下的单调加载试验和往复加载试验,得到了节点的破坏模式,并对节点的受力性能包括静力弹性刚度、承载力、延性和滞回性能等进行分析。验证了该种空间隔板焊接节点的构造措施合理,节点的承载能力相对设计工况有两倍以上的安全储备,节点受力安全可靠。运用ABAQUS软件建立有限元分析模型,并与试验结果对比,验证了有限元模型的适用性,并对节点进行设计工况下的内力校核,参数分析结果表明,管径厚比、相贯角度、椭圆连接板厚度及平面外角度对空间隔板焊接节点性能影响较大,节点刚度和承载力随着支管径厚比和平面外角度的增大而降低,随着相贯角度和椭圆连接板厚度的增大而提高。综合试验和有限元分析结果,节点设计要确保支管设计内力不大于节点承载力,增大椭圆板厚度以及补焊椭圆板隐藏焊缝对节点的受力性能改善较好;当设计该类较小相贯角度（小于20°）的节点时,需按节点承载力进行设计,同时考虑轴向刚度对节点受力性能的影响。     

空间圆钢管相贯节点极限承载力分析

以塔桅工程中空间圆钢管相贯节点为背景,应用有限元程序对其进行轴向拉、压极限状态的数值模拟.分析节点在荷载作用下局部应力分布、主管鞍点的荷载变形关系,对支管搭接的影响、应力集中系数和节点极限承载力进行探讨,提出在节点区局部采用钢管混凝土改善受力条件的可行性.     

主管灌混凝土平面X形圆钢管节点受压承载力试验研究

对6个不同截面几何参数主管中灌混凝土的平面X形圆钢管节点在支管轴向压力作用下的承载性能进行单调加载试验研究。描述了X形圆钢管混凝土节点破坏现象,给出了支管轴力-整体位移曲线、支管轴力-主管管壁变形曲线以及节点区域折算应变分布曲线,并将支主管外径比β、主管径厚比γ和支主管壁厚比τ对节点承载力和抗压刚度的影响进行分析。结果表明：节点初始抗压刚度随着β、γ的增大而提高,而τ对初始抗压刚度影响很小;所有节点试件主管测点都未进入塑性,均为支管根部冠点首先进入塑性,且直到破坏时折算应变一直保持最大;主管灌混凝土使钢管节点承载力明显提高。有限元计算结果与试验结果吻合较好。     

空间圆钢管相贯节点的试验与分析

针对深圳大运中心体育场空间圆钢管相贯节点,进行了同一节点形式加强和不加强两种类型3件大尺寸试件的试验。具体介绍了加载、测试等试验方案,提供了试验的主要成果和设计建议,可供设计参考。     

双相型S22053不锈钢角焊缝连接拉伸试验研究

焊缝连接广泛应用于不锈钢结构生产和装配领域,但目前国内外专门关于不锈钢焊缝连接承载性能的研究较少。为研究国产双相型S22053不锈钢角焊缝搭接接头的承载性能,对6个正面角焊缝连接试件和5个侧面角焊缝连接试件进行了拉伸试验,测得了焊缝连接在拉伸作用下的极限荷载、极限强度等,并对焊缝随荷载的变形情况进行了测量。试验结果表明：正面角焊缝连接试件破坏截面平均角度约29°,并非45°理论值,其极限强度平均值973MPa,焊缝平均变形量为1.139mm。侧面角焊缝连接试件破坏截面平均角度约46°,比较接近45°理论值,其极限强度平均为637MPa,焊缝平均变形量为1.792mm。正面角焊缝连接试件焊缝极限强度为侧面角焊缝连接试件的1.53倍。     

扩底PHC管桩承载特性的试验研究及理论分析

从工程试验和有限元分析来研究扩底PHC管桩的荷载传递机理及变形性能,通过扩底管桩和一般管桩的试验及理论分析结果的比较,得出在相同条件下扩底桩可提高承载力、减小沉降的特点,这些结果对扩底PHC管桩的工程实践具有指导意义。     

Application of probabilistic analysis to assess the relative severity of crack-like weld defects

This paper describes how probabilistic fracture mechanics calculations have been used to assess the notional probability of fracture of a number of crack-like weld defects in an offshore structure. The results were used in a decision making context to establish a rational repair sequence, so that the defects could be repaired on an order-of-merit basis. This was necessary in order to minimize risks because of the possibility of the repair programme being curtailed, for instance, by bad weather. The analysis procedure, which is based on the probabilistic treatment of a standard deterministic fracture model, could be applied in any similar situation where appropriate information is available. An important new aspect is the way in which fracture probabilities are assessed for defects which are large compared with the size of fracture toughness test specimens.     

结构钢断裂机理及抗断设防

结合古典强度理论和微观断裂力学对金属屈服和断裂解释的力学原理,通过对结构钢深槽刻痕杆刻痕根部微观断裂应力场的数值模拟,导出了结构钢在应力三轴空间的屈服轨迹方程。随后,根据结构钢在三向等拉伸应力状态下屈服和宏观脆断的重合性,提出了结构钢在应力三轴空间宏观韧、脆断准则。最后,给出了该屈服和断裂模型的物理解释及结构钢破坏设防。     

焊接钢桥结构细节疲劳裂纹原因及对策分析

从分析现代焊接钢桥疲劳性能的影响因素入手,分析了钢桥的疲劳设计,并探究了焊接钢桥疲劳设计的敏感部位,并依据所得探究结果提出防止疲劳问题的解决对策,为现代钢桥的安全性能提供保障。     

奥氏体型S30408不锈钢角焊缝连接拉伸试验研究

为研究奥氏体型S30408不锈钢角焊缝连接接头的承载性能,对6个正面角焊缝连接试件和5个侧面角焊缝连接试件进行了拉伸试验,测得焊缝连接试件在拉伸作用下的极限荷载,以及焊缝强度、焊缝随荷载的变形情况,并对焊缝的破坏状态进行了观察。试验结果表明：正面角焊缝连接接头焊缝断裂面呈底部垂直于芯板表面而上部接近30°斜截面的不规则撕裂状,其抗拉强度平均值742 MPa,焊缝平均变形量为2 875 mm。侧面角焊缝连接接头焊缝断裂面较为平整,接近45°理论值,其剪切强度平均为506 MPa,焊缝平均变形量为4 387 mm。正面角焊缝连接试件焊缝抗拉强度为侧面角焊缝连接试件剪切强度的1.47倍。正面角焊缝和侧面角焊缝连接试件承载力试验值均高于CECS 410:2015《不锈钢结构技术规程》和欧洲规范Eurocode 3的设计值,CECS 410:2015规程中对于正面角焊缝和侧面角焊缝连接试件承载力设计值的规定过于保守;欧洲规范Eurocode 3对正面角焊缝连接试件承载力设计值的规定也较为保守,而对侧面角焊缝连接试件承载力设计值的规定较为合理。     

铸钢节点环形对接焊缝热点应力分析

铸钢节点的壁厚大于连接杆件,两者连接时壁厚方向存在几何形状的突变,引起焊缝附近的应力集中,降低其疲劳性能。目前现行规程或标准针对铸钢节点与主体结构连接处焊缝的疲劳问题没有明确的设计规定。本文选取两种焊接构造,采用热点应力的表面线性外推法对环形对接焊缝进行轴力作用下的疲劳性能有限元分析。同时选取结构杆件的壁厚t、径厚比d/t 以及铸钢与普通杆件的壁厚比T/t 作为热点应力的影响因素进行参数分析。分析结果表明：热点应力与厚度t关系不大,随着ln(d/t)的增大热点应力呈线性增加;随着T/t的增加,热点应力先增大后减小;ln(σ/(T/t))随着T/t的增加呈线性减小。     

埋弧自动焊在钢卷管焊接上的应用

详尽介绍了埋弧自动焊在钢卷管焊接上的应用技术及工装胎具装置。     

钢管相贯节点承载力性能研究与进展

对国内外在焊接钢结构相贯节点静力性能方面所进行的理论和实验研究作了介绍与评述,并在分析比较种种研究成果的基础上,对今后的发展趋势提出了一些建议。