矩形钢管与空心球焊接节点承载力计算方法研究

摘要

焊接空心球节点是目前国内空间结构中应用最为广泛的节点形式之一，它具有构造简单、传力明确、连接方便等优点。目前的研究大多针对杆件为圆钢管的焊接空心球节点，连接矩形钢管的焊接球节点才刚刚起步。本文采用有限元分析研究这种节点在轴力作用下的受力性能和破坏机理，完善其实用计算方法。 本文在查阅大量国内外相关文献的基础上，较为详细地叙述了焊接空心球节点的发展过程与研究现状，总结了40多年来有关焊接空心球节点的承载力计算公式。指出了论文的研究背景，明确论文的主要研究内容。 针对矩形管焊接空心球节点这一特殊的壳体，分别用薄壳单元和实体单元从不同角度对矩形钢管焊接空心球节点在轴力作用下的应力分布规律进行了分析。采用理想弹塑性应力-应变关系和Von-Mises屈服准则、同时考虑几何非线性的影响，建立了矩形钢管焊接空心球节点的有限元分析模型，在已有工作的基础上进一步通过有限元分析考察其承载能力的影响因素，特别对管边长与球径之比√ab/D不同的节点，通过对大量计算结果的拟合分析，对现有承载力计算公式提出了改进。 最后对上述研究作了总结，提出了该研究领域的一些尚待解决的问题，指出了今后研究的方向和重点。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章绪论

1.1引言

1.2焊接空心球节点的研究现状

1.2.1试验研究

1.2.2有限元方法

1.2.3试验和有限元的结合

1.3目前研究存在的不足和本文的研究内容

1.3.1目前研究存在的不足

1.3.2本文的研究内容

第2章矩形钢管焊接空心球节点的弹性有限元分析

2.1引言

2.2轴力作用下矩形钢管焊接空心球壳的弹性有限元分析

2.2.1矩形钢管焊接空心球壳是否可采用薄壳的评价

2.2.2轴压作用下节点采用壳单元的弹性应力分析

2.2.3轴压作用下节点的实体单元弹性有限元分析

2.3本章小结

第3章单向轴压作用下焊接空心球节点的有限元分析

3.1引言

3.2有限元计算模型

3.2.1节点模型的简化

3.2.2材料属性的选取

3.2.3单元类型的选取

3.2.4.单元SOLID45

3.2.5有限元网格划分

3.2.6荷载与边界条件

3.3影响焊接空心球节点承载力的因素分析

3.3.1径厚比D/t的影响

3.3.2钢管厚与钢管边长比值T/a的影响

3.3.3钢管的厚度T的影响

3.3.4矩形钢管的边长比值a/b的影响

3.3.5管边长与球径之比∏ab/D的影响

3.4本章小结

第4章结论与展望

4.1本文的主要结论

4.2进一步的研究工作

致谢

攻读学位期间发表的学术论文