K型方圆钢管搭接相贯节点非线性有限元分析

摘要

由于相贯节点受力性能复杂，节点的承载力确定问题成为钢管桁架在设计中一个突出问题。到目前为止，对K型方圆钢管搭接相贯节点的极限承载力研究资料甚少，尚没有成熟的可遵循的设计规定，这在一定程度上影响了管结构的应用。 本文利用ANSYS非线性有限元分析方法，对K型方圆钢管搭接相贯节点的静力工作性能进行了研究。通过对一组数值参数试验试件的有限元分析，得到了节点的几种破坏形式以及破坏特征。对节点的受力过程进行分析，得到了节点的塑性发展特征。并通过对节点的极限承载力和荷载一位移曲线分析逐个考察了节点的几何参数(β、γ、θ、Ov)对节点静力承载性能的影响情况，得到了各主要参数对K型方圆钢管搭接相贯节点的静力性能的影响规律。针对不同的的破坏形式提出了相应的加强方案。总的来说，选择合适的几何参数对节点的承载性能有明显的提高。

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致谢

第一章绪论

1.1研究背景

1.1.1钢管结构的应用与优势

1.1.2钢管结构节点

1.1.3钢管相贯节点

1.2相贯节点研究现状

1.2.1相贯节点的研究方法

1.2.2国内外相贯节点的研究现状

1.3本课题的研究内容及意义

1.3.1研究的目的及意义

1.3.2研究内容

第二章节点非线性有限元分析的理论基础

2.1概述

2.2非线性问题

2.2.1材料非线性

2.2.2几何非线性

2.2.3边界非线形

2.3极限承载力的非线性有限元分析

2.3.1基本假定

2.3.2单元选择

2.3.3单元刚度矩阵的建立

2.3.4非线性方程组求解

2.3.5收敛准则

2.3.6极限承载力的判断

2.4有限元软件运用时技巧

2.5本章小节

第三章节点极限承载力有限元分析模型的建立

3.1分析程序

3.2有限元模型的建立

3.2.1模型单元选取

3.2.2边界条件和加载方式

3.2.3材料性能

3.2.4网格的划分

3.2.5求解技巧

3.3有限元模型参数选取

3.4本章小节

第四章K型方圆管搭接相贯节点有限元结果分析

4.1极限承载力判别准则和节点破坏模式

4.2节点受力过程分析

4.3 K型方圆搭接相贯节点主要影响参数分析

4.3.1两支管之间的搭接率Ov的影响

4.3.2支、主管径宽比β的影响

4.3.3主管宽厚比γ的影响

4.3.4支、主管厚度比τ的影响

4.3.5支、主管夹角θ的影响

4.4 K型方圆搭接相贯节点加强方案

4.5本章小节

第五章结论和展望

5.1结论

5.2展望

参考文献