可双向滑移向心关节轴承节点的研究

关节轴承在钢结构建筑节点连接中有着比较广泛的应用,不过常规的关节轴承仅仅具备了面内向外转动的性能,无法满足一些特殊建筑对于大滑移量的需求。对此,福建龙溪轴承(集团)股份有限公司立足常规的向心关节轴承节点,研制出了一种可双向滑移向心关节轴承节点,能够在满足上述建筑大滑移量需求的前提下,对集中应力进行有效抵消,保证建筑结构的稳定和安全。     

钢框架平端板连接组合节点弯矩-转角关系

端板连接节点是多高层钢框架结构体系中经常采用的梁柱连接形式,当考虑现浇钢筋混凝土楼板的作用并有足够的抗剪连接件时则形成了端板连接组合节点,楼板对组合节点承载力和刚度都有贡献。基于ABAQUS软件建立了考虑楼板组合作用影响的端板连接梁柱组合节点的三维有限元数值分析模型,并分别用有关研究者完成的无楼板钢框架端板节点及考虑楼板作用的组合节点的试验结果对理论模型进行了验证,总体上数值模拟结果和试验结果吻合良好。基于该数值模型进行了平端板连接组合节点力学性能影响因素的参数分析,探讨了楼板、柱腹板加劲肋、楼板配筋率、端板厚度、梁截面高度等参数对组合节点力学性能的影响,在此基础上对欧洲规范建议的弯矩-转角关系模型进行了必要修正,最终提出了可反映楼板作用的平端板连接组合节点弯矩-转角关系实用模型。本文模型计算结果与有限元结果吻合良好,可为进一步研究该类节点的设计方法提供参考。     

节点板式连接对H形钢支撑面外稳定性能的影响

为研究节点板对H形支撑面外弯曲约束能力和对支撑稳定承载力的影响规律,设计并制作了12个带有节点板的H形支撑(支撑系统)模型试件。进行了轴向等幅往复循环加载条件下的试验研究,得到了支撑端部的节点板连接净距等对支撑稳定承载力的影响规律,建立了往复循环加载条件下受压时支撑稳定承载力的退化准则和屈曲后承载力的建议取值方法。使用有限元方法对试验结果进行了精细化数值模拟,二者吻合效果良好。据此,对带有节点板的支撑系统进行了足尺模型的大规模参数分析。结果表明,支撑长细比、节点板厚度、支撑端部的节点板净距、支撑与梁柱夹角等参数对支撑稳定承载力和节点板面外转动刚度具有显著影响。基于这些关键参数对支撑端部弯曲约束能力的影响规律,并考虑尺寸效应,给出了板式连接节点对支撑面外转动刚度和支撑计算长度系数的建议取值公式,可以用于支撑的稳定承载力计算。     

钢管混凝土格构柱-组合箱梁节点抗震性能试验研究

为验证巨型组合结构体系中钢管混凝土格构柱-组合箱梁节点的破坏特征和抗震性能,进行了节点核心区连接分别为单肢斜撑、交叉斜撑和横隔板三种不同连接构造形式的节点低周反复循环加载试验。分析了各节点形式的荷载-位移滞回曲线和骨架曲线及评价节点抗震性能的主要参数(承载力、延性、刚度退化规律、耗能指数和等效粘滞系数等)。同时,利用ABAQUS对各节点进行了有限元数值计算,并与试验结果进行对比分析进一步对组合节点进行了研究。结果表明:试验与有限元数值计算结果吻合良好,验证了理论分析的正确性;三种不同连接构造形式的节点试件正向具有良好的位移延性,但反向位移延性不及正向,随着节点连接方式的加强,节点的屈服位移逐渐减小,延性增大,节点承载能力逐渐增大。横隔板连接形式节点相对另两种连接构造耗能能力较好,改善了节点的抗震性能。     

防屈曲支撑-RC框架新型开孔钢板剪力键连接节点抗震性能研究

防屈曲支撑(BRB)作为一种优良的耗能构件,广泛应用于工程结构。在钢筋混凝土(RC)框架结构中布置防屈曲支撑时,支撑与梁柱节点的连接往往是结构抗震设计的重点和难点。传统的连接方式为节点板与梁柱混凝土中的预埋件焊接,再与BRB直接相连。然而,框架作用产生的开合效应和地震动引起的往复荷载容易使焊缝疲劳撕裂,从而导致节点连接破坏。为此,该文提出了开孔钢板剪力键(PBL)整体式连接节点,并将其应用于BRB-RC框架结构中。基于泛应力法,给出了节点板和PBL的设计方法。以此为基础,开展了BRB-RC框架结构的节点设计,进行了节点的有限元模拟和试验分析。研究结果表明:BRB与RC梁柱的连接节点承载力强,塑性铰转移到节点板边缘以实现损伤可控,BRB的承载-耗能性能得到了充分发挥;该新型节点连接形式安全、可靠,可显著提升结构的抗震性能。     

基于组件法的超大承载力端板连接节点弯矩-转角曲线计算方法

超大承载力端板连接节点是一种可以应用于大跨或重载钢结构中的新型梁柱节点形式。为了在结构分析中准确考虑该节点的抗弯承载力和转动刚度,需要确定其弯矩-转角曲线。在已有试验和有限元分析结果的基础上提出了超大承载力端板连接节点的组件模型,引入一种新组件形式并提出了其承载力和刚度的分析方法,基于组件法提出了超大承载力端板连接节点的抗弯承载力和转动刚度的计算方法。综合现有典型的节点弯矩-转角曲线模型的优点,以节点抗弯承载力和转动刚度为基本参数提出了适用于超大承载力端板连接节点的弯矩-转角曲线模型。通过与已开展的试验研究和有限元分析结果进行比较,所提方法得到的节点抗弯承载力和转动刚度较为准确,所提弯矩-转角曲线模型与试验曲线吻合良好,可以应用于采用该节点形式结构的分析和设计中。     

梁柱端板连接节点的初始刚度计算

将节点分为受弯端板、受弯柱翼缘和受剪节点域三类组件,分别计算各组件的初始刚度并将其进行组装,提出了端板连接节点初始刚度的理论计算方法。该方法考虑了端板有加劲肋、无加劲肋两种构造形式,考虑了螺栓预拉力对节点刚度的影响,考虑了柱翼缘对节点域刚度的贡献,通过与试验和有限元结果对比表明该方法具有足够的精度,可用于节点刚性的判断。最后利用理论方法对按照现行规范设计的端板连接节点刚性进行了初步评价,并讨论了端板加劲肋的影响。     

支撑与梁柱板式连接节点低周疲劳分析及设计方法研究

为实现强节点、弱构件的抗震设计思想,保证支撑与梁柱采用板式连接时节点板的低周疲劳寿命高于被连接的支撑构件,使用ANSYS程序对支撑及节点板进行了大量有限元参数分析,研究了支撑轴线与柱夹角、节点板距支撑轴线最近的嵌固点向支撑轴线所做垂线与支撑端部的距离、节点板厚度、支撑长细比、工字形截面支撑翼缘宽厚比等参数对支撑系统(支撑和节点板)低周疲劳寿命的影响规律。提出了基于工字形截面支撑长细比和翼缘宽厚比不同取值情况下节点板支撑端部净距的确定方法,为节点板的抗震设计提供了依据。     

钢框架梁柱端板连接的非线性有限元分析

运用通用有限元软件ANSYS建立三维有限元模型,对8个不同形式、不同构造的钢框架梁柱端板连接进行了非线性有限元分析(FEA),并与相应的试验结果进行了全面对比分析。比较结果表明:该文的有限元模型不但能够准确地分析计算各种类型和不同构造的钢框架梁柱端板连接节点的整体受力特性,包括承载力、弯矩-转角(M-φ)曲线、极限变形状态等,还能有效地分析计算节点及其组件的细部受力特性,包括高强度螺栓的预拉力,端板和柱翼缘之间的接触状态,以及节点域、端板、螺栓、端板加劲肋、节点域加劲肋等组件的受力状态,为进一步运用该模型对各种形式和构造的端板连接进行全面的有限元参数分析计算提供了正确性依据。同时,有限元分析还给出了螺栓预拉力引起的接触面预压力分布、荷载作用下接触面的摩擦力分布以及节点的主应力流分布等对于全面和深入理解端板连接节点受力特性非常有意义但是又难于通过试验进行测量的结果。     

冷弯薄壁方钢管梁柱加腋节点抗震性能研究

摘要：汶川地震后冷弯薄壁方钢管在灾区重建过程中得到了大量使用,但其梁柱节点的连接方式和力学性能等尚需进一步研究。为此,文中基于结构实际受力情况设计了一种三维双节点试验模型,对不同轴压比下冷弯薄壁方钢管梁柱加腋节点和普通节点的8个试件进行了足尺试验,通过对比分析研究了低周往复荷载作用下加腋节点的破坏模式、滞回曲线及评价节点抗震性能的主要参数（承载力、延性、刚度退化和能量耗散系数等）。同时,利用ANSYS对各节点进行了有限元数值计算,并与试验结果进行了对比分析进一步对加腋节点进行了研究。结果表明：试验与有限元数值计算结果吻合良好,验证了理论分析的正确性;加劲腋板提高了节点的初始刚度和承载力,钢管梁的弹塑性性能得到了充分发挥,不同轴压比下均出现了塑性铰,导致加腋节点各试件的最终破坏均是由钢管梁塑性变形过大出现局部屈曲引起;加劲腋板提高了节点的延性系数及往复变形次数,延长了变形时间,增大了节点的粘滞阻尼和耗能性性能,改善了节点的抗震性能;随轴压比增加,加腋节点塑性变形减小,脆性破坏特征增加,各耗能系数均相应降低。     

Effect of torque tightening on the fatigue strength of bolted joints

The effect of tightening torques on the life of plates bolted using single and double lap joints was investigated. The effect of plate thickness using an aircraft grade aluminium alloy with double lap joints was also studied. Constant amplitude fatigue tests, under load control, were carried out, with a near zero stress ratio, on plain specimens (for bench mark purposes) and on both single and double lap joint specimens, for which several torque levels were applied on the bolted joints. The objective of the fatigue tests was to demonstrate failure trends for each joint type, material thickness and torque loading, rather than the generation of comprehensive S–N curves. Possible factors that affected the fatigue life of the bolted joints are discussed and conclusions are drawn with respect to the beneficial effects of tightening torques on the bolted single and double lap joints.     

网架结构空心球节点的有限元研究

本文用国外著名程序 SAP6对焊接空心球节点进行有限元计算和分析,着重研究钢管与球交界处的应力分布。对50余种不同几何尺寸的节点进行了计算,其结果均表明:球节点上的最大应力为径向应力,发生在钢管与球交界附近,此处存在着高度应力集中现象,应力集中的程度随球径、管径、球厚和管厚的相对尺寸呈有规律变化。并绘制了它们的变化规律曲线,为全面分析研究球节点各部分的应力和变形情况及建立更合理的计算公式提供了计算数据。     

Failure behaviour of radial spherical plain bearing (RSPB) joints for civil engineering applications

This paper presents a comprehensive study on the failure behaviour of structural joints employing radial spherical plain bearings (RSPBs). The research program commenced with an experimental study looking into the performance of the RSPBs and the associated joints. Two major failure modes, namely, brittle fracture of the inner ring and brittle crack of the outer ring, under radial and thrust loads, respectively, are found for the RSPBs. Conservative predictions are given by the nominal radial load rating, with the ultimate load-to-load rating ratio ranging between 1.27 and 1.79. The nominal thrust load rating for the RSPBs also tends to be conservative, where the ultimate load-to-load rating ratio ranged between 3.01 and 3.48. For the joint behaviour, the main source of inelastic deformation was provided by yielding of the pin shaft, and as a result a reasonable level of joint ductility is exhibited, but the contact between the pin shaft and the bearing could result in brittle fracture of the bearing. The RSPB joints are also shown to have very stable load resistance performance under a constant high load level lasting for 1 h. A numerical study is subsequently conducted, and the deformation and damage mechanism of the joints and its key components are further analysed. Based on the test data and numerical investigations, some design recommendations have been proposed for the RSPB joints.     

斜拉桥桥塔钢-混凝土结合段传力机理试验研究

绵阳城南新区一号桥斜拉桥采用钢-混凝土组合索塔,上钢塔与下混凝土塔之间的内力传递主要是通过承压板、PBL剪力键实现。介绍了钢-混凝土组合索塔在斜拉桥中的应用,分析主塔钢混结合段的受力及构造特点的基础上,采用1∶3缩尺比例,按照几何条件、物理条件以及边界条件相似原则对结合段进行了模型试验。考虑承载能力极限状态荷载组合对试验模型进行加载,测试了试验模型的控制断面和控制构件的应力、变形随加载历程的变化形态,得到了结合段的应力状态、钢与混凝土的相对滑移等性能参数;将模型试验与有限元分析相结合,分析了结合段的传力机理及传力性能,得到结合段PBL剪力键及承压板荷载分配关系。     

Q690钢管塔柔性法兰极限承载力试验研究及有限元分析

该文研究了Q690高强钢管塔柔性法兰极限承载力。为考察这种法兰的受力性能、破坏模式及螺栓的应力分布,以1000kV钢管塔上的连接法兰为背景,进行了2个法兰足尺试件试验。同时,对试验模型进行了非线性有限元数值分析。试验与有限元分析结果表明:所设计的高强钢柔性法兰受力合理,满足工程应用;节点的薄弱部位位于主材与法兰板连接处;对于高强钢法兰螺栓受力修正系数可适当减小,建议 取0.62;同时建议考虑钢管壁厚对节点承载力的影响。     

Additional bending moment analysis of the trigeminal universal joint installed by single or twin radial bearing北大核心CSCD

To find out the causes of vibration and noise of the trigeminal universal joint which appeared in the installation and use process, the additional moment distribution with the varies of the input shaft angular and the deflection angle was analyzed. Kinematics diagrams of the trigeminal universal joint when the output shaft installed by single radial bearing or twin radial bearing were established. The system coordinates were established under the two installation ways, and the motion equations were established by the direction cosine matrix tools. It indicated that the trigeminal universal joint installed by the single radial bearing was an approximately isometric speed transmission, and was a constant velocity transmission with twin radial bearing installed. Furthermore, the additional moment component on the input shaft and the output shaft was analyzed under the two installation ways. According to the virtual displacement principle, the additional moment on the tripod universal joint when the output shaft installed by twin radial bearing and single radial bearing were determined. When installed by single radial bearing, the deflection moment exists and the vibration frequency of additional moment was three times of the input shaft as a sine curve. The variation trend of the additional moment was straight up with the increase of deflection angle. When installed by twin radial bearing, the deflection moment was zero and the additional moment increased gradually with the increase of deflection angle but did not fluctuate. The analysis revealed that additional moment existed in the trigeminal universal joint system under both installation ways would produce bending vibration. This study is of great significance to study the causes of vibration and determine the nonlinear dynamics of the system.     

单、双径向轴承安装时三叉式万向联轴器的附加弯矩分析

为找出三叉式万向联轴器在安装和使用过程中出现振动、噪声的原因,分析采用单、双径向轴承安装三叉式万向联轴器输出轴时联轴器附加弯矩随输入轴转角及偏转角的分布规律。首先建立2种安装方式下联轴器的运动简图,应用空间机构坐标变换技术建立输入轴与输出轴的关系方程,推导出系统存在偏转角时输出轴的运动方程,表明输出轴采用单径向轴承安装时三叉式万向联轴器为准等角速传动,采用双径向轴承安装时其具有等角速传动特性。其次分析这2种安装方式下作用在输入轴和输出轴上的附加弯矩分量,根据虚位移原理确定三叉式万向联轴器输出轴在2种安装方式下系统均出现附加弯矩。通过分析发现:采用单径向轴承安装时,存在偏转弯矩,且一个运动周期内附加弯矩的波动频率是输入轴的3倍,呈正弦曲线变化,且附加弯矩的变化趋势为随偏转角的增大呈直线上升;双径向轴承安装时,偏转弯矩为零,附加弯矩随偏转角的增大而逐渐增大,未出现波动。结果表明:2种安装方式下三叉式万向联轴器上均产生附加弯矩,从而使系统产生振动效应。该结果对研究系统产生振动的原因、确定系统非线性动力学行为具有重要的意义。     

不同焊接方法对铁路桥梁用321-Q370qE复合板焊接接头疲劳性能的影响

桥面结构焊接的方法主要是埋弧自动焊和焊条电弧焊,为了比较采用不同的焊接方法对321-Q370qE复合板焊接接头疲劳性能的影响,对这两种焊接方法形成的焊接接头进行了疲劳试验.试验结果表明,采用焊条电弧焊形成的焊接接头的抗疲劳性能优于埋弧焊形成的焊接接头.     

三层组合式高承载缓冲垫力学性能研究

目的 为提高大型低速风洞建设过程中移动设备支撑缓冲垫的承载和隔振能力,对新型弹性材料Fabreeka Pad以及由其与钢和减摩材料粘接组合的三层式缓冲垫的力学性能进行研究。方法 对该材料和缓冲垫样件进行静态压缩和剪切试验,获得应力-变形曲线和能承受的最大剪切力;对缓冲垫样件进行静摩擦试验,得到其减摩层与不锈钢板间的静摩擦因数。结果 该材料和缓冲垫的应力-变形曲线均具有明显的非线性特征,同时将加载载荷下缓冲垫的变形量设计在1.1 mm内;剪切破坏未发生在粘结缝处,且缓冲垫能承受的最大剪切力为2.7 kN;减摩层与表面粗糙度为12.75的钢板间的静摩擦因数为0.141,且其不随加载速度的变化而出现较大波动。结论 三层式缓冲垫具有优良的隔振和竖向承载能力,抗剪能力强,且静摩擦因数小,能满足设备的移动要求,可应用于大、中型设备可移动支撑的减振设计。     

复合材料拉挤方管型材螺栓节点承载力试验

复合材料型材是采用工业化拉挤工艺生产的截面形状一致、性能稳定的连续构件（如：方形、工字形、槽形等）,其节点连接技术是难点。重点开展了复合材料型材节点螺栓机械连接的试验研究与理论分析,研究了螺栓节点孔径、端距、壁厚等参数对复合材料型材节点极限承载力的影响规律,提出了拉挤复合材料型材螺栓孔的金属垫圈孔壁增强技术,进而拟合了拉挤型材螺栓节点连接的设计公式。研究结果表明：复合材料方管拉挤型材在螺栓连接局部挤压的破坏模式下,其极限承载力与孔径和板厚的乘积（d·t）呈线性关系,接头处的破坏形式和连接接头端距与孔径的比值相关。在挤压破坏模式下,当接头板件壁厚一定时,极限承载力的增量随着孔径的增大而减小。螺栓孔采用金属垫圈增强技术,可以大幅度提高节点承载能力（提高63%）。