点支式玻璃幕墙金属连接件的疲劳性能研究

摘要

点支式玻璃幕墙是二十世纪六十年代开发出来的，由玻璃、金属连接件、支承结构和密封材料有机组成的一种新型幕墙结构安装体系，在其整个使用寿命期内主要是承受大小和方向随机变化的风荷载作用，结构一直处于微振动环境下工作。
　　 纵观国内外的发展现状，点支式玻璃幕墙研究与应用还处于起步阶段，其疲劳破坏机理及可靠性分析与评估的研究工作开展较晚，有关点支式玻璃幕墙与金属连接件的组拼单元的疲劳性能研究尚未开展，因此有必要开展对点支式玻璃幕墙疲劳破坏的理论与试验研究。
　　 本文以点支式玻璃幕墙的重要组成单元一金属连接件为研究对象，对其疲劳性能进行了研究。主要内容如下：
　　 对疲劳断裂理论知识进行了分析总结，研究了有限单元法的基本知识，提出了对金属连接件进行有限元建模的简化原则和具体处理办法。
　　 在理论研究的基础上，采用SolidWorks软件对金属连接件进行了有限元建模，并用大型通用有限元程序ABAQUS计算了金属连接件的静应力和静应变值，这为后面进行疲劳寿命估算提供了“几何条件”。同时，总结了用疲劳有限元软件对金属连接件进行疲劳寿命分析的具体方法，估算了该类型金属连接件的疲劳寿命。
　　 进行了3个驳接爪和3个驳接头的单轴拉一拉变幅疲劳试验，研究了变幅加载下金属连接件疲劳寿命的差异。试验中记录了试件的应变、轴向变形、疲劳寿命等数据；描绘了荷载—变形曲线、应变—荷载曲线、变形—循环次数曲线。
　　 最后，对全文做了总结，指出点支式玻璃幕墙金属连接件疲劳方面有待进一步研究的问题。

目录

文摘

英文文摘

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第一章绪论

§1.1课题背景

§1.1.1点支式玻璃幕墙概况

§1.1.2点支式玻璃幕墙的技术特点

§1.1.3点支式玻璃幕墙的技术局限

§1.1.4点支式玻璃幕墙的发展前景

§1.2点支式玻璃幕墙的组成

§1.2.1玻璃

§1.2.2支承体系

§1.2.3金属连接件

§1.3国内外对本课题的研究

§1.4本课题的选题意义及主要研究内容

参考文献

第二章金属疲劳断裂的理论基础

§2.1疲劳的定义及疲劳应力

§2.2描述疲劳性能的S-N曲线

§2.3描述疲劳性能的ε-N曲线

§2.4疲劳累积损伤

§2.4.1 Miner法则

§2.4.2双线性累积损伤理论

§2.5影响疲劳强度的因素

§2.6疲劳裂纹的萌生

§2.6.1疲劳裂纹萌生的部位

§2.6.2疲劳裂纹萌生的孕育期

§2.6.3疲劳裂纹萌生的机制

§2.7疲劳裂纹的扩展

§2.7.1疲劳裂纹的扩展速率da/dN

§2.7.2常用的da/dN计算公式

§2.8失稳断裂

§2.9本章小结

参考文献

第三章金属连接件疲劳性能有限元分析

§3.1 ABAQUS的功能和特点

§3.1.1 ABAQUS的功能

§3.1.2 ABAQUS的技术特点

§3.2 nSoft的功能和特点

§3.2.1 nSoft的功能

§3.2.2 nSoft的特点

§3.2.3 nSoft的应用

§3.2.4 nSoft疲劳寿命计算方法

§3.3有限元模型的建立

§3.3.1有限元模型中采用的材料性质、单元

§3.3.2驳接爪

§3.3.2驳接头

§3.5本章小结

参考文献

第四章金属连接件疲劳试验及结果处理

§4.1引言

§4.2驳接件疲劳试验方案设计

§4.2.1总体规划

§4.2.2试验设备、测试内容及试验装置

§4.2.3加载方案

§4.3试件破坏形态

§4.3.1试件Z1

§4.3.2试件Z2

§4.3.3试件Z3

§4.3.4试件T1

§4.3.5试件T2

§4.3.6试件T3

§4.4疲劳寿命

§4.5应变

§4.6轴向变形

§4.7本章小结

参考文献

第五章结论与展望

§5.1结论

§5.2展望

致谢

硕士学位攻读期间发表的论文