钢管—焊接空心球连接节点的应力集中与疲劳寿命研究

摘要

随着经济的快速发展，网架结构的得到了广泛的应用，而网架的疲劳问题也日益凸显，引起了国内外学术界和工程界的关注;研究表明网架结构的疲劳主要是中焊接空心球节点的疲劳，所以研究网架节点的疲劳问题意义重大。而疲劳的关键在于对构件进行寿命估算，从而更好的掌握结构的性能，方便使用。目前，疲劳试验是大家公认的最有效的疲劳研究方法，本文以国家自然科学基金网架结构节点疲劳试验为背景，在已有的疲劳数据基础上，做了如下研究:
　　 1、针对钢管——焊接空心球连接的节点进行应力集中分析，与静力试验实测数据进行对比，得出理论与试验结果的规律一致，并得出应力集中系数;
　　 2、对疲劳影响因素以及疲劳破坏机理进行了分析;
　　 3、运用基于累积损伤理论的Miner法则和基于断裂力学理论的Paris公式分别对管球节点的疲劳寿命进行估算。
　　 通过本文的研究，为构件的疲劳寿命估算提供了一些试验与理论依据。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 网架结构的特点及应用

1．2 疲劳问题的提出及特点

1．3 网架结构静力性能及疲劳问题的研究进展

1．4 基于累积损伤理论的疲劳研究进展

1．4．1 累积损伤理论

1．4．2 影响疲劳累积损伤的主要因素

1．5 基于断裂力学理论的疲劳研究进展

1．5．1 疲劳裂纹扩展研究

1．5．2 影响裂纹扩展的主要因素

1．6 疲劳寿命估算理论

1．6．1 疲劳寿命估算概念

1．6．2 疲劳裂纹形成阶段的寿命估算

1．6．3 疲劳裂纹扩展阶段的寿命估算

1．7 本文研究的内容

第二章 钢管—焊接空心球连接节点的静力分析

2．1 管球连接的有限元模型

2．1．1 管球连接节点

2．1．2 管球连接节点有限元模型的简化

2．1．3 管球连接节点有限元模型的基本假定

2．1．4 管球连接节点有限元模型

2．2 管球连接节点的应力集中分析

2．3 管球连接节点静力试验

2．3．1 静力试件

2．3．2 静态电阻应变仪

2．3．3 测点贴片

2．4 加载装置及加载制度

2．4．1 加载装置

2．4．2 加载制度

2．4．3 测点的布置及编号

2．5 试验过程

2．5．1 试件KQ-5-13的试验过程

2．5．2 试件KQ-6-22的试验过程

2．5．3 试件KQ-3-5的试验过程

2．5．4 试件KQ-2-9的试验过程

2．6 试验结果及对比分析

2．6．1 试验结果

2．6．2 对比分析

2．7 小结

第三章 变幅疲劳试验及疲劳破坏机理

3．1 加荷装置及加载方案

3．2 试验数据统计

3．2．1 管球连接的常幅试验数据统计

3．2．2 管球连接的变幅试验数据统计

3．2．3 断口金相分析

第四章 钢管——焊接空心球连接节点的疲劳寿命估算

4．1 基于累积损伤理论下的疲劳寿命估算

4．2 基于断裂力学理论下的疲劳寿命估算

4．2．1 由Paris公式得出疲劳寿命估算公式

4．2．2 各参数的取值与计算

4．2．3 管球连接的疲劳寿命估算

4．3 小结

第五章 结论与建议

5．1 结论

5．2 建议

参考文献

附录 疲劳试验试件卡

致谢

攻读硕士学位期间发表的论文