KX、KT型空间方管桁架相贯节点承载力分析及实用计算公式

摘要

方管作为结构构件，在压、弯、扭方面具有优越的性能。由方管直接焊接组成的结构，节点构造简单，加工方便，造价较低，在国内外已被广泛应用到各种工程领域。但现在国内外对一些在工程中常见的KT型和KX型空间相贯节点的研究还很少，给这类节点的推广和应用带来的不便。 直接焊接管结构设计的关键问题是直接焊接节点，即相贯节点的极限承载力计算。由于相贯节点受力性能复杂，用解析方法计算节点承载力受到限制，常见的研究方法是试验研究和有限元模拟。本文采用有限元模拟的方法对KT型和KX型空间方管桁架相贯节点进行了弹塑性大挠度分析，首先对平面K型、T型和X型相贯节点的承载力进行分析；然后在此基础上分析空间KT型和KX型相贯节点的极限承载力，并将其与前面的分析结果进行对比，以此来考虑腹管和支管的相互作用对节点极限承载力的影响；最后给出了这两种节点承载力计算的建议公式。

目录

文摘

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1绪论

1.1钢管结构的发展和应用

1.2钢管结构的优点

1.3钢管结构的连接方式

1.4钢管相贯节点简介

1.4.1钢管相贯节点的定义

1.4.2钢管相贯节点的分类

1.5钢管相贯节点的应用发展和研究现状

1.5.1钢管相贯节点的应用发展

1.5.2钢管相贯节点的研究现状

1.6本文的研究内容

1.7研究方法

1.8符号说明

1.8.1管节点几何参数

1.8.2其他符号：

2非线性有限元分析

2.1有限元方法

2.2 ANSYS有限元分析软件介绍

2.3基本假定

2.4 ANSYS的基本分析过程

2.4.1几何模型、荷载和边界条件

2.4.2单元类型的选取

2.4.3网格划分

2.4.4迭代和收敛

2.4.5后处理

2.5相贯节点的极限承载力

2.5.1相贯节点的破坏模式

2.5.2相贯节点极限承载力的定义

2.5.3相贯节点极限承载力的确定原则

2.6计算实例

2.7施加力荷载和位移荷载的比较

2.7.1位移荷载

2.7.2力荷载

2.7.3对比

3 K型、T型和X型相贯节点

3.1概述

3.2 K型相贯节点的极限承载力

3.2.1承载力计算

3.2.2结果分析

3.3 T型相贯节点的极限承载力

3.3.1承载力计算

3.3.2结果分析

3.4 X型相贯节点的极限承载力

3.4.1承载力计算

3.4.2结果分析

4 KT型相贯节点

4.1 KT型相贯节点的分析任务

4.2 KT型相贯节点的几何参数

4.3腹管施加位移荷载，支管施加力荷载

4.3.1承载力分析

4.3.2变形分析

4.3.3 小结

4.4腹管和支管同时施加位移荷载

4.4.1承载力分析

4.4.2变形分析

4.4.3小结

4.5本章小结

5 KX型相贯节点

5.1 KX型相贯节点的分析任务

5.2 KX型相贯节点的几何参数

5.3 KX型相贯节点的承载力

5.3.1承载力分析

5.3.2变形分析

5.4本章小结

6结论、设计建议公式及后续工作

6.1结论

6.1.1 K型节点

6.1.2 T型节点

6.1.3 X型节点

6.1.4 KT型节点

6.1.5 KX型节点

6.2设计建议公式

6.2.1腹管承载力设计建议公式

6.2.2支管承载力设计建议公式

6.3后续工作

致谢

参考文献

附录：攻读硕士学位期间的获奖情况