完全叠接管节点局部柔度的参数方程

摘要

由于具有优美的外形，便捷的加工以及快速的建造等优点，钢管结构在世界范围内得到了广泛的应用。作为钢管结构中最重要的受力部件，钢管节点对整个结构起着至关重要的作用。由于钢管的径向刚度远小于其轴向刚度，因此支管与弦管相贯部位的弦管壁很容易发生过大的塑性变形而导致节点破坏，这也是钢管节点最常见的破坏模式。目前，已有学者对T/Y型节点、K型节点以及一些空间节点的局部柔度进行了研究并给出了节点局部柔度的计算公式，这些公式被一些设计规范所采用以优化节点的设计。但对于完全叠接管节点，其局部柔度的研究几乎没有。因此，本文用验证过正确性和有效性的有限元模型对完全叠接管节点分别在轴力、平面内弯矩和平面外弯矩作用下的局部柔度进行了系统的研究。主要研究内容如下：
　　首先对用MARC建立的完全叠接管节点的有限元模型进行校验。在轴力作用下，用已有的完全叠接管节点力—位移曲线对模型进行了校验；在平面内和平面外弯矩作用下，由于没有直接的试验数据，所以采用了二种间接的模型验证方法。结果表明，有限元计算结果与试验结果吻合较好，验证了模型的正确性和有效性。
　　其次，对完全叠接管节点局部柔度的7个控制参数βCT、βTL、τCT、τTL、ζT、γC、θ进行参数分析，得到了各参数与节点局部柔度之间的函数关系以及各参数对节点局部柔度的影响规律，并对节点局部柔度随参数的变化而变化做了机理性解释。基于此，从设计的角度提出了减小节点局部变形的建议。
　　基于参数分析确定的节点局部柔度系数参数方程的形式和5184个正交模型的计算结果，用Datafit进行多元回归分析，得到了节点分别在轴力、平面内弯矩和平面外弯矩作用下的局部柔度系数参数方程，并对方程的正确性和可靠性进行了校验。
　　最后，把本文推导的完全叠接管节点局部柔度系数参数方程与已有的T/Y型节点的方程对比发现，在三种基本荷载作用下，后者的计算结果偏大。因此，T/Y型节点的局部柔度参数方程不适用于完全叠接管节点。

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1 绪论

1.1钢管相贯节点概述

1.2国内外研究现状

1.3本文主要研究内容

2 局部柔度定义和有限元建模

2.1节点几何参数的定义

2.2 节点局部柔度的影响参数

2.3局部柔度的定义

2.4完全叠接管节点有限元建模

2.5模型校验

2.6本章小结

3 轴力作用下节点局部柔度的参数方程

3.1引言

3.2轴向荷载作用下节点局部柔度的参数分析

3.3减小节点局部变形的措施

3.4参数方程的推导

3.5参数方程的校验

3.6所推导方程与T/Y型节点方程的对比

3.7本章小结

4 平面内弯矩作用下节点局部柔度的参数方程

4.1简化的力学模型

4.2平面内弯矩作用下节点局部柔度的参数分析

4.3减小节点局部转角的措施

4.4参数方程的推导

4.5参数方程的校验

4.6所推导方程与T/Y型节点方程的对比

4.7本章小结

5 平面外弯矩作用下节点局部柔度的参数方程

5.1简化的力学模型

5.2平面外弯矩作用下节点局部柔度的参数分析

5.3减小节点局部转角的措施

5.4参数方程的推导

5.5参数方程的校验

5.6所推导方程与T/Y型节点方程的对比

5.7本章小结

6 结论与展望

6.1 主要结论

6.2 展望

致谢

参考文献

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