钢结构空间相贯节点非线性有限元分析

摘要

本文探讨了一种新的建立空间相贯节点计算模型的方法，以及对空间相贯节点进行了非线性有限元分析。 在借签前人研究成果的基础上，借助SAP2000和ABAQUS有限元程序，以某实际工程为背景，对钢结构空间相贯节点进行有限元方法的数值分析。 论文综述了钢管节点在空间结构应用和发展中所处的重要地位，指出了对钢管相贯节点进行非线性分析所具有的理论意义和实用价值，由于空间钢管节点受力状态复杂，节点模型的建立和理论分析都非常困难。 论文首先用SAP2000对某钢桁架结构进行整体分析，得到杆件轴力，然用ABAQUS对有代表性的节点进行分析并与整体分析结果进行比较，从而验证节点模型合理与否。探讨了一种通过整体分析和节点分析来建立钢结构空间相贯节点模型的方法。 论文假设材料为理想的弹塑性，考虑了结构的材料非线性和几何非线性。用ABAQUS有限元分析软件对KK型圆管相贯节点进行了分析，主要使用的是四边形的网格单元，但是在过渡区域允许出现三角形网格单元。按整体分析的荷载及轴力比例分步加载，揭示了相贯节点的受力性能、塑性区的扩展过程和节点区的应力、应变分布状态，得到了一些基本结论。 论文最后讨论了钢结构空间相贯节点研究领域有待进一步解决的若干问题。本文的研究成果为今后从事钢结构设计提供了参考。

目录

文摘

英文文摘

第1章绪论

1.1概述

1.2钢管相贯节点的连接形式

1.3钢管相贯节点的研究和应用

1.3.1钢管相贯节点的研究方法的分类

1.3.2钢管相贯节点的研究现状

1.3.3钢管相贯节点工程应用实例

1.4本文的研究内容

第2章有限元分析理论

2.1有限元法概述

2.2薄壳问题的有限元法

2.2.1薄壳变形分析的基本假设

2.2.2薄壳有限元分析方法

2.3材料非线性

2.3.1材料非线性概论

2.3.2材料弹塑性本构关系

2.3.3弹塑性增量有限元分析

2.4几何非线性

2.4.1几何非线性概论

2.4.2几何非线性问题的表达格式

2.5ABAQUS与非线性分析

2.5.1.ABAQUS中的材料非线性

2.5.2.ABAQUS中的几何非线性

第3章相贯节点的有限元模型研究

3.1概述

3.2材料本构关系的实现

3.3相贯节点分析的力学模型的合理性探讨

3.3.1工程介绍

3.3.2 SAP2000整体分析

3.3.3 ABAQUS节点分析

3.4空间相贯节点的非线性分析的实现方法

3.5相贯节点有限元模型研究总结

第4章有限元的分析结果

4.1概述

4.2节点模型的分析结果

4.2.1上弦节点各荷载步时应力分析结果

4.2.2上弦节点各荷载步时应变分析结果

4.2.3上弦节点分析总结

4.2.4下弦节点各荷载步时应力分析结果

4.2.5下弦节点各荷载步时应变分析结果

4.2.6下弦节点分析总结

结论与展望

基本结论

有待进一步解决的若干问题

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文及参加的科研项目