索钢转换节点的磨损挤压性能研究

摘要

在预应力张拉结构中，节点是连接结构各构件的关键部分。确保节点拥有良好的工作性能，才能保证预应力钢索与主体钢结构之间能够协同受力，索钢形成的结构体系具有一定的承载能力和稳定性。因而在工程实践领域，对预应力钢索与钢结构的连接节点开展相关力学性能的研究显得尤为重要。本文就索钢转换（连接）节点处，钢绞线钢索与连接件—钢索夹之间的摩擦磨损、接触挤压等问题进行深入地分析和探讨。
　　本文的主要研究内容包括:
　　1.通过索钢转换节点的钢结构模型往复加载试验，研究了钢索与连接件之间在相对的摩擦滑移、不同的加载应力比以及不同接触材质条件下，表层索丝、Galfan镀层和连接件的损伤情况，以及钢索张拉力和摩擦力的变化规律;
　　2.通过索钢转换节点的有限元模型分析，研究了钢索与连接件之间在不同的接触条件下，表层索丝的应力分布，并通过应力放大系数(ξ)的取值大小，反映出不同的索钢接触条件下表层索丝损伤程度的差异。
　　本文相关的研究结论如下:
　　1.若钢索处于在高张拉应力状态下，并与连接件之间存在往复的摩擦滑移，钢索表面的镀层会极易开裂，裂纹迅速地扩展汇聚并最终导致镀层的块状脱落，随后索丝钢基体表面暴露出来，索丝表面的损伤程度会明显加重;
　　2.向钢索与索夹接触面间加入不同的接触介质，可以得到往复加载后转换节点处钢索表层钢丝的损伤程度大小依次是:索孔内壁镀锌铝合金＞索钢直接接触＞加普通橡胶垫层＞加薄铝片垫层＞加耐磨橡胶垫层;
　　3.在往复加载过程中，钢索张拉力呈现出逐渐减小的变化趋势，张拉力损失在加载初期比较平稳，在加载中期，有一个稳定的增长的过程，在加载后期又趋于稳定，而钢索的摩擦力在整个加载过程中变化都比较平稳;
　　4.索钢接触处钢索表层索丝、Galfan镀层的损伤程度可与应力放大系数(ξ)建立对应关系。针对于索钢之间不同的接触条件，应力放大系数在1.10～1.25的范围内变化，在此范围内表层索丝的损伤程度变化幅度较大，而Galfan镀层损伤程度变化较为平稳。

目录

声明

致谢

摘要

1 绪论

1．1 引言

1．2 索钢转换节点的介绍

1．2．1 索钢转换节点的受力特点

1．2．2 索钢转换节点的几种节点形式

1．3 索钢转换节点的研究现状和有待进一步研究的问题

1．3．1 索钢转换节点的研究现状

1．3．2 索钢转换节点有待进一步研究的问题

1．4 本文的主要工作

2 相关基本理论

2．1 摩擦学基本理论

2．1．1 摩擦和磨损的概念

2．1．2 古典摩擦定律和现代摩擦理论

2．1．3 接触中的摩擦行为

2．2 接触问题基本理论

2．2．1 接触的基本分类

2．2．2 索钢转换节点中的接触问题

2．2．3 接触问题的分析方法

2．3 断裂与疲劳相关理论

2．3．1 断裂的定义和分类

2．3．2 断裂裂纹问题

2．3．3 断裂疲劳基本问题

2．4 非线性性质

2．4．1 非线性分析基本方程

2．4．2 非线性方程的求解方法

3 索钢转换节点模型试验及分析

3．1 引言

3．2 试验目的及研究内容

3．3 试验装置和构件设计

3．3．1 试验装置

3．3．2 试验方案设计

3．3．3 试验构件设计

3．4 试验过程及分析

3．4．1 试验步骤和数据记录

3．4．2 分组试验过程及分析

3．5 本章小结

4 索钢转换节点有限元模型分析

4．1 ANSYS接触分析功能

4．2 有限元模型的建立

4．2．1 模型尺寸参数的选取

4．2．2 模型分析参数的设定

4．2．3 模型加载工况的设定

4．3 不同加载工况下有限元分析结果

4．4 应力放大系数-表层索丝损伤程度分布图

4．5 应力放大系数-Galfan镀层损伤程度分布图

4．6 本章小结

5 结论与展望

5．1 结论

5．2 展望

参考文献

作者简介

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