空客A320总装线机库厂房主桁架上弦节点受力性能有限元分析与模型试验

摘要

节点是构成结构的重要基本单元，起着连接汇交杆件、传递荷载的作用。
　　 空客A320总装线项目坐落于天津滨海新区，其机库厂房跨度96m，进深92m，下弦标高15m。机库厂房屋盖结构采用主桁架和平面次桁架组成的主次桁架形式，此种结构形式在我国为首次应用。主桁架为宽、高均7m的三角形钢管桁架，跨度96m，间距26m。主桁架跨度大，受力复杂，节点采用钢管和节点板通过高强度螺栓相连的形式，为全面掌握节点的受力性能，评价其安全性，本文对机库厂房主桁架上弦节点的受力性能进行了有限元分析和模型试验。
　　 本文采用有限元分析软件ANSYS建立上弦节点实体模型，分析节点在设计荷载作用下的受力性能，掌握节点应力分布特征，找出应力集中区域；根据有限元分析结果，选择上弦受力最不利节点，进行1/3缩尺模型模型试验，分析节点模型在设计荷载以及1.3倍设计荷载作用下的受力性能，验证有限元分析结果的可靠性和节点的安全性。试验结果与有限元分析结果基本吻合，表明有限元分析结果可靠。
　　 有限元分析结果表明，节点应力分布比较均匀，受力性能良好。节点模型试验结果表明，在1.3倍设计荷载下，节点仍处于弹性工作状态，节点具有足够的安全性。本文所做研究为此类节点的进一步推广和应用提供了理论依据和试验数据。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

1.1研究背景

1.2钢管结构节点受力性能研究现状及存在问题

1.3本文研究的主要内容

第二章 上弦节点受力性能有限元分析

2.1节点选取

2.1.1 A节点

2.1.2 C节点

2.1.3 D1节点

2.1.4 D2节点

2.2钢材的本构关系

2.3节点有限元模型建立

2.3.1节点有限元模型尺寸及约束条件确定

2.3.2单元选取

2.3.3网格划分

2.4节点受力性能有限元分析

2.4.1计算假定

2.4.2 A节点受力性能有限元分析

2.4.3 C节点受力性能有限元分析

2.4.4 D1节点受力性能有限元分析

2.4.5 D2节点受力性能有限元分析

2.5本章小结

第三章 上弦节点受力性能模型试验设计

3.1试验目的

3.2节点模型设计

3.2.1相似条件

3.2.2节点模型设计

3.3节点模型荷载相似计算

3.4节点模型连接设计

3.4.1高强度螺栓连接设计

3.4.2焊缝连接计算

3.5节点模型加载设计

3.5.1加载装置

3.5.2加载方案

3.6节点模型量测设计

3.6.1量测项目

3.6.2测点布置

第四章 上弦节点受力性能模型试验

4.1材料性能试验

4.1.1材料性能试验目的

4.1.2材料性能试验试件及步骤

4.1.3材料性能试验结果

4.2试验仪器

4.3试验准备

4.4试验结果及结果分析

4.4.1上弦杆(G7、G8)

4.4.2腹杆(G1、G2、G3、G4、G5、G6)

4.4.3节点板1

4.4.4节点板2及节点板5

4.4.5节点板3及节点板4

4.4.6有限元分析结果与试验结果比较及误差分析

4.5本章小结

第五章结论与展望

5.1结论

5.2展望

参考文献

致谢