冲击荷载作用下冷弯T形方钢管加强节点力学性能研究

摘要

近年来，恐怖袭击、火灾、爆炸等极端灾害造成结构严重损伤或倒塌的事故时有发生，工程结构在正常使用过程中所面临的安全威胁更加严重，而在此类极端灾害发生时，冲击荷载经常是结构发生严重受损的重要原因，相关人员对工程结构的抗冲击性能评估和设计问题开始越来越重视。
　　钢管结构广泛应用于建筑结构、桥梁结构和海洋平台等各类工程中。对钢结构构筑物而言，节点的安全性是不能忽视的。一旦节点失效，相连杆件将部分或全部丧失承载能力，可能造成荷载传递路径改变，引发结构体系局部破坏，以至于整个体系连续性破坏的灾难性结果。另外，钢管结构节点本身形状比较比较复杂，相贯部位的变化不连续，焊缝处也可能存在一定缺陷。钢管结构能否获得优良的抗冲击性能，绝大程度上决定于管节点的抗冲击能力。有关研究主要针对热轧钢管结构，随着冷弯钢管在工程中的广泛应用，冷弯管结构的抗冲击性能也亟需研究。本文采用湖南大学高性能落锤试验机对冷弯T形方管普通节点和加强节点进行抗冲击试验，在验证模型准确的基础上，采用有限元软件Abaqus/Explicit建立轴力作用下T形方管加强节点和未加强节点的抗冲击非线性有限元模型。研究的主要内容包括：
　　(1)进行普通节点和加强节点的抗冲击试验，确定节点动态破坏模式；研究受力过程中节点变形、承载力、能量耗散等与所加加强方式的关系，并对两种节点破坏的异同点进行比较，揭示抗冲击性能指标的变化发展规律。
　　(2)运用有限元软件 ABAQUS/Explicit建立冷弯管节点的数值分析模型，对试验节点经行有限元研究，揭示轴力作用下T形节点受侧向冲击时的抗冲击工作机理，通过对节点各参数的分析，进行轴力作用下管节点的抗冲击机理和性能研究，了解其承载力的影响因素和变化规律。
　　(3)基于能量理论和塑性铰线方法，得到管节点局部屈曲时的等效冲击力评估该类节点的冲击承载力。初步分析局部变形和整体变形的耦合关系，通过能量耗散与冲击动能的关系以及节点变形计算公式，提出加强节点轴力下抗冲击性能的评估方法。

目录

声明

第1章 绪论

1.1钢管结构的特点和应用

1.2课题背景及意义

1.3钢管结构研究现状

1.4本文研究的主要内容

第2章 T形方钢管节点冲击试验

2.1概述

2.2目的

2.3钢材性能

2.4节点试验概况

2.5试验结果

2.6节点失效机理参数

2.7本章小结

第3章 节点冲击有限元模拟与验证

3.1引言

3.2有限元模型的建立

3.3模型验证

3.4本章小结

第4章 节点失效机理研究

4.1引言

4.2节点变形发展

4.3承载力分析

4.4加强节点受力机理分析

4.5轴压比分析

4.6本章小结

结论与展望

参考文献

致谢

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