典型圆管及圆管-方管相贯节点疲劳特性研究

摘要

钢管结构被广泛的运用于社会的各个方面，在使用的过程中结构因为遭受各种疲劳荷载的作用，将会引起疲劳破坏，严重时造成巨大的工程事故。以往只考虑钢管结构的承载力设计将会不足，还需要对钢管结构的疲劳寿命进行复核。相贯节点是钢管结构常用的节点形式，其种类特别丰富，包括圆钢管相贯节点、方钢管相贯节点、组合截面管节点等。以往对于圆钢管和方钢管相贯节点疲劳特性的研究较多，而对于组合截面相贯节点的研究较少。本文采用多种焊接结构疲劳分析方法，对典型的圆管及圆管-方管相贯节点的疲劳特性进行了分析，为工程应用做参考。主要内容如下：
　　（1）系统的介绍了焊接结构疲劳分析方法理论，分别有热点应力法、有效切口应力法、局部应力应变法。
　　（2）验证了用数值方法进行热点应力分析的可靠性，详细的分析了 N型圆管相贯节点在平衡轴力作用下的支管和主管热点应力集中系数（SCF）随几何参数的变化规律，得到了相应节点SCF的参数公式。
　　（3）对轴力作用下Y型方圆相贯节点热点应力集中系数（SCF）进行了分析，得到了相贯节点SCF的变化规律和相应的参数公式。
　　（4）对平衡轴力作用下的K型方圆相贯节点的应力集中系数(SCF)进行了分析，得到了相贯节点相应的SCF变化规律和参数公式。
　　（5）采用有效切口应力法对轴力作用下的 T型方圆相贯节点进行分析，验证了有效切口应力法评价相贯节点疲劳的可行性，得到了轴力作用下T型方圆相贯节点的切口应力集中系数参数公式。同时将有效切口应力法计算的相贯节点寿命与热点应力法进行了比较，符合良好。
　　（6）采用局部应力应变法对轴力作用下的 T型方圆相贯节点进行分析，通过修正的Neuber法计算节点的局部应力应变，所得的寿命与试验比较符合。

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第一章 绪论

1.1引言

1.2钢管结构相贯节点简介

1.3相贯节点疲劳研究现状

1.4本文研究意义和内容

第二章 相贯节点疲劳分析方法

2.1疲劳分析方法概述

2.2应力分类

2.3热点应力法

2.4有效切口应力法

2.5局部应力应变法

2.6本章小结

第三章 平衡轴力作用下几何参数对N型圆管间隙节点SCF影响

3.1相贯节点数值模型确定及可靠性验证

3.2 N型圆管间隙节点数值模型与几何参数取值

3.3平衡轴力下几何参数对N型圆管相贯节点SCF影响

3.4 N型圆管相贯节点应力集中系数参数公式

3.5本章小结

第四章 轴向荷载作用下几何参数对Y型方圆相贯节点SCF影响

4.1 Y型方圆相贯节点有限元模型与几何参数取值

4.2轴力作用下几何参数对Y型方圆相贯节点SCF影响

4.3 Y型方圆相贯节点应力集中系数参数公式

4.4本章小结

第五章 平衡轴力作用下几何参数对K型方圆相贯节点SCF影响

5.1 K型方圆相贯节点数值模型与几何参数取值

5.2平衡轴力作用下几何参数对K型方圆相贯节点SCF影响

5.3 K型方圆相贯节点应力集中系数参数公式

5.4本章小结

第六章 轴力作用下T型方圆相贯节点有效切口应力法分析

6.1有效切口应力法在T型相贯节点中的应用

6.2有效切口应力参数分析

6.3本章小结

第七章 轴力作用下T型方圆相贯节点局部应力应变法分析

7.1局部弹塑性应力应变近似计算方法

7.2轴力作用下T型方圆相贯节点疲劳寿命估算

7.3本章小结

第八章 结论与展望

8.1结论

8.2展望

参考文献

发表论文和参加科研情况说明

致谢