梁柱双腹板顶底角钢连接受力性能的有限元分析

摘要

钢框架梁柱连接节点的受力性能直接影响着结构的整体性能，其可靠性是保证结构安全的关键环节。在实际工程中，所有的梁柱连接都处于完全刚接和理想铰接两种状态之间，随之产生了半刚性连接的概念。双腹板顶底角钢连接以其具有明显的非线性特征而被认为典型的半刚性连接形式，但由于其破坏的形式比较复杂，影响因素较多等原因在国内外研究中触及较少。
　　本文在已有研究的基础上，采用有限元数值模拟和正交回归的方法，对双腹板顶底角钢连接进行了系统的研究。首先，通过前人的试验研究与本文的有限元计算结果对比，验证数值模拟方法研究双腹板顶底角钢连接受力性能的正确性和可行性，并分析产生偏差的原因。其次，针对不同的顶底角钢厚度、腹板角钢厚度、螺栓直径、梁截面高度、柱腹板厚度、抗滑移系数、轴压比及加劲肋形状，分别建立一系列单调加载模型。然后，对这些模型进行计算并分析各单因素对节点受力性能的影响。最后，利用正交试验级差分析的方法，分析各因素在不同水平组合下对节点极限弯矩承载力和初始转动刚度的影响程度，并找出各因素的最优水平组合。针对正交试验的各因素进行回归分析，得出节点极限弯矩承载力和初始转动刚度与影响因素的相关关系的近似经验公式。

目录

声明

致谢

摘要

1 绪论

1．1 研究背景及意义

1．2 梁柱节点的种类及研究方法

1．2．1 梁柱节点的种类

1．2．2 半刚性节点的研究方法

1．3 国内外研究现状

1．3．1 半刚性框架及半刚性节点基础理论的研究

1．3．2 双腹板顶底角钢连接的研究

1．4 本文主要研究内容

1．4．1 目前研究有待解决的问题

1．4．2 主要研究内容

2 双腹板顶底角钢连接的基础理论

2．1 半刚性节点的数学模型

2．2 双腹板顶底角钢连接的幂函数模型

2．2．1 初始连接刚度

2．2．2 极限弯矩承载力

2．2．3 几何形状参数

2．3 塑性力学基本理论

2．3．1 屈服准则

2．3．2 流动法则

2．3．3 强化法则

3 有限元模型的建立及验证

3．1 节点有限元模型的建立

3．1．1 模型描述

3．1．2 模型所采用的单元及模型处理

3．1．3 材料参数

3．1．4 边界条件和加载方案

3．2 标准模型计算结果与试验验证

3．2．1 相关参数定义

3．2．2 有限元计算与试验结果对比

3．2．3 偏差原因分析

3．3 本章小结

4 有限元计算结果分析

4．1 模型参数及计算结果

4．2 节点受力性能影响因素分析

4．3 本章小结

5 正交试验分析

5．1 正交试验方法

5．1．1 本文所用正交表介绍

5．1．2 因素和水平的确定

5．1．3 正交试验方案设计

5．1．4 级差分析方法

5．2 正交试验级差分析

5．2．1 有限元计算结果

5．2．2 极限弯矩承载力级差分析

5．2．3 初始转动刚度级差分析

5．2．4 最优水平组合

5．3 正交试验回归分析

5．3．1 极限弯矩承载力回归分析

5．3．2 初始转动刚度回归分析

5．4 本章小结

6 结论与展望

6．1 结论

6．2 展望

参考文献

作者简历

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