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钻石鸟嘴式K型节点静力性能分析

作　者: 杨志娟
导　师: 杨应华
学　校: 西安建筑科技大学
专　业: 防灾减灾工程及防护工程
关键词: 钻石鸟嘴式K型节点破坏模式极限承载力多元线性回归
分类号: TU392.3
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

方钢管结构由于优良的结构性能，在工程中的应用越来越广泛。K型节点是方钢管结构中常见的节点形式，将常规K型节点的弦杆和腹杆分别绕其纵轴旋转45°，形成一种新型的节点形式，称之为钻石鸟嘴式K型节点。现今学者们对常规K型节点的研究已较成熟，但是关于钻石鸟嘴式K型节点的研究很有限，各国规范中亦没有关于钻石鸟嘴式节点强度的计算公式，这就制约了该节点形式的应用。本文利用ANSYS软件对间隙钻石鸟嘴式K型节点和常规K型节点进行了全面系统的非线性有限元分析，得到一定的结论供工程设计参考。本文的主要工作为：（1）分别分析了钻石鸟嘴式K型节点在弦杆无轴向荷载和有轴向荷载时，典型节点的破坏模式、塑性发展情况，全面考察了几何参数（g、β、γ、τ、θ）的变化对节点荷载-位移曲线、破坏模式、极限承载力的影响规律。（2）研究了各几何参数取不同值时，弦杆轴向荷载的大小对钻石鸟嘴式K型节点极限承载力的影响规律。（3）对比具有相同几何参数的常规K型节点和钻石鸟嘴式K型节点的极限承载力，分析不同参数范围内两者承载力的异同，并得出钻石鸟嘴式K型节点优于常规节点的参数范围。（4）分析钻石鸟嘴式K型节点极限承载力的有限元计算结果，并进行线性回归，得到此类节点极限承载力的建议公式，供工程设计参考。

全文目录

摘要  3-4
ABSTRACT  4-6
目录  6-9
1 绪论  9-15
  1.1 引言  9-10
  1.2 常规方管 K 型节点的研究方法  10-11
    1.2.1 失效模式  10-11
    1.2.2 承载力确定方法  11
  1.3 鸟嘴式节点的研究现状  11-14
    1.3.1 国外研究现状  11-13
    1.3.2 国内研究现状  13-14
  1.4 本文工作  14-15
2 有限元模型  15-21
  2.1 基本假定  15
  2.2 单元选择  15
  2.3 材料及本构关系  15-16
  2.4 求解设置  16-17
  2.5 有限元模型验证  17-20
    2.5.0 钻石鸟嘴式 X 型节点的几何参数  17
    2.5.1 钻石鸟嘴式 X 型节点的网格划分  17-18
    2.5.2 钻石鸟嘴式 X 型节点边界条件与加载方式  18
    2.5.3 钻石鸟嘴式 X 型节点极限承载力  18-20
  2.6 本章小结  20-21
3 钻石鸟嘴式 K 型节点弦杆无轴力作用时的静力性能分析  21-56
  3.1 概述  21
  3.2 影响节点极限承载力的参数  21-22
  3.3 破坏准则  22
  3.4 有限元分析  22-26
    3.4.1 腹杆弦杆长度的确定  22-24
    3.4.2 计算简图的确定  24-25
    3.4.3 网格划分  25-26
  3.5 典型节点分析  26-31
    3.5.1 典型节点的选取  26
    3.5.2 典型节点关键点研究  26-29
    3.5.3 典型节点的变形和破坏模式  29-30
    3.5.4 典型节点的塑性发展  30-31
    3.5.5 钻石鸟嘴式 K 型节点的破坏模式  31
  3.6 参数变化时对荷载-位移曲线的影响  31-42
    3.6.1 间隙 g 的影响  33-34
    3.6.2 腹杆与弦杆宽度比β的影响  34-36
    3.6.3 弦杆宽厚比γ的影响  36-38
    3.6.4 腹杆与弦杆厚度比τ的影响  38-41
    3.6.5 腹杆与弦杆夹角θ的影响  41-42
  3.7 单个参数变化时对节点极限承载力的影响  42-48
    3.7.1 两腹杆间隙 g 的变化对节点极限承载力的影响  42-43
    3.7.2 腹杆与弦杆宽度比β的变化对节点极限承载力的影响  43-44
    3.7.3 弦杆宽度与厚度比γ的变化对节点极限承载力的影响  44-46
    3.7.4 腹杆与弦杆厚度比τ的变化对节点极限承载力的影响  46-47
    3.7.5 腹杆与弦杆夹角θ的变化对节点极限承载力的影响  47-48
  3.8 与 Ono 公式和常规节点的比较  48-54
    3.8.1 有限元计算结果与 Ono 公式的对比  48-51
    3.8.2 钻石鸟嘴式节点与常规节点的对比  51-54
  3.9 公式拟合  54-55
  3.10 本章小结  55-56
4 钻石鸟嘴式 K 型节点在弦杆轴力作用下的静力性能分析  56-85
  4.1 概述  56
  4.2 典型节点分析  56-65
    4.2.1 典型节点关键点研究  60-62
    4.2.2 典型节点的变形和破坏模式  62-63
    4.2.3 典型节点的塑性发展  63-65
  4.3 单个参数变化对荷载-位移曲线的影响  65-73
    4.3.1 间隙 g 的影响  65-66
    4.3.2 腹杆弦杆宽度比β的影响  66-68
    4.3.3 弦杆宽厚比γ的影响  68-69
    4.3.4 腹杆与弦杆厚度比τ的影响  69-72
    4.3.5 腹杆与弦杆夹角θ的影响  72-73
  4.4 单个参数的变化对节点承载力的影响  73-78
    4.4.1 间隙 g 对节点承载力的影响  73
    4.4.2 腹杆与弦杆宽度比β对节点承载力的影响  73-75
    4.4.3 弦杆宽厚比γ对节点承载力的影响  75-76
    4.4.4 腹杆与弦杆厚度比τ对节点承载力的影响  76-77
    4.4.5 腹杆与弦杆夹角θ对节点承载力的影响  77-78
  4.5 单一参数条件下轴向荷载系数对节点荷载-位移曲线的影响  78-82
    4.5.1 g 取固定值，轴压变化  78-79
    4.5.2 β取固定值，轴压变化  79-80
    4.5.3 γ取固定值，轴压变化  80
    4.5.4 τ取固定值，轴压变化  80-81
    4.5.5 θ取固定值，轴压变化  81-82
  4.6 单一参数条件下轴向荷载系数对节点承载力的影响  82-84
  4.7 本章小结  84-85
5 结语  85-87
  5.1 结论  85-86
  5.2 展望  86-87
致谢  87-88
参考文献  88-91
硕士研究生期间发表的论文  91

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