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空客A320总装线机库厂房主桁架支座节点受力性能有限元分析

作　者: 孙书昌
导　师: 丁阳
学　校: 天津大学
专　业: 结构工程
关键词: 钢管结构支座节点有限元实体模型应力集中
分类号: TU391
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要

钢管结构因其具有轻巧美观、用钢量省、结构性能优良、节点形式简单等优点,在我国得到了迅速的发展,应用范围也越来越广泛。特别是管桁架结构刚度大,施工方便,外型美观,尤其适用于大跨度的屋盖结构。随着我国经济、社会的发展,管桁结构大量出现在体育场馆、会展中心、机场机库等大跨度结构中。随着结构形式的发展创新,新的节点形式也不断出现。天津空客A320总装线机库厂房采用了钢管桁架结构的屋盖体系,屋盖主桁架采用的支座节点形式为滑动支座节点,该节点形式在国内属首次应用,其受力计算在我国规范中无相关规定,对其受力情况不是十分了解。为了得到其在设计荷载作应下的受力性能及安全性,本文应用有限元分析软件ANSYS模拟了机库厂房支座节点在最大设计荷载作用下的受力状况,对其分别进行了弹性和塑性模拟分析。在材料理想弹性本构的假定条件下,节点绝大部分区域应力低于钢材设计强度,但局部出现很大应力集中,超过钢材屈服点。由于节点本身构造所限,应力集中很难根本消除,但可以通过一定的措施使其缓解。在材料理想弹塑性本构假定条件下,应力集中得到消除,应力集中区域出现塑性变形,塑性区范围很小。分析结果表明,该支座节点满足最大设计荷载作用下的承载力要求,安全可靠。

全文目录

摘要  3-4
ABSTRACT  4-7
第一章绪论  7-24
  1.1 钢管结构节点  7-16
    1.1.1 钢管结构  7-8
    1.1.2 钢管结构节点的形式  8-12
    1.1.3 钢管结构节点受力性能的研究发展  12-16
  1.2 钢结构支座节点的类型和设计方法  16-22
    1.2.1 钢结构支座节点的类型  16-20
    1.2.2 支座节点的设计方法  20-22
  1.3 本文的工程背景及研究内容  22-24
    1.3.1 工程背景  22-23
    1.3.2 本文研究内容  23-24
第二章支座节点受力性能分析的理论方法  24-36
  2.1 弹塑性分析基本理论  24-28
    2.1.1 弹性理论  24-26
    2.1.2 塑性理论  26-28
  2.2 有限元法简介  28-32
    2.2.1 线弹性问题的有限元分析  29-30
    2.2.2 弹塑性问题的有限元分析  30-32
  2.3 应力集中简述  32-36
    2.3.1 应力集中的原因  32
    2.3.2 应力集中的一些基本概念  32-34
    2.3.3 应力集中对构件的影响  34
    2.3.4 降低应力集中的方法  34-36
第三章支座节点受力性能的弹塑性分析  36-63
  3.1 节点有限元模型  36-42
    3.1.1 有限元计算模型  36-39
    3.1.2 有限元模型单元的选取  39-40
    3.1.3 钢材的本构关系  40
    3.1.4 模型网格化分  40-41
    3.1.5 接触的模拟  41-42
  3.2 支座节点受力性能的弹性分析  42-48
    3.2.1 弹性分析方法  42-43
    3.2.2 支座节点受力性能的弹性分析结果  43-48
  3.3 支座节点受力性能的塑性分析  48-53
    3.3.1 塑性分析方法  48-49
    3.3.2 支座节点受力性能的塑性分析结果  49-53
  3.4 改善节点应力集中的方法  53-61
    3.4.1 节点产生应力集中原因分析  53-55
    3.4.2 节点应力集中的改善方法  55-61
  3.5 本章小结  61-63
第四章结论与展望  63-65
  4.1 结论  63
  4.2 展望  63-65
参考文献  65-69
致谢  69

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