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空冷支撑桁架钢—混凝土混合节点有限元分析

作　者: 魏青林
导　师: 白国良
学　校: 西安建筑科技大学
专　业: 结构工程
关键词: 空冷支撑桁架钢—混凝土混合节点 非线性有限元 ANSYS分析 低周反复加载 荷载位移曲线 极限承载力
分类号: TU398.9
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 81次
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内容摘要


节点是结构中的重要传力构件,节点连接的有效性和可靠性对结构的整体性能有重要的影响。采用合理的节点连接形式能提高结构的可靠性和整体性能以及经济合理性。空冷支撑桁架钢—混凝土混合节点作为空冷支架结构的一个关键部位,受力复杂,一直是工程技术人员所关心的问题。如何实现‘强节点、弱构件’,‘强连接、弱板件’;保证节点具有足够的变形能力、耗能能力和延性;对空冷支撑桁架钢—混凝土混合节点来说是至关重要。考虑材料、几何非线性,利用有限元软件ANSYS对节点建立了有限元模型。其中,本文的典型节点中的钢材采用理想弹塑性本构关系和Von-Mises屈服条件,单元采用三维实体单元和梁单元对空冷支撑桁架钢—混凝土混合节点三维建模,模拟分析了在单调加载和低周反复加载下节点的受力性能,找出控制应力出现的区域与节点的加强方式,求出了节点的极限承载力;同时利用ANSYS有限元程序比较准确地分析了空冷支撑桁架钢—混凝土混合节点的弹塑性性能,跟踪节点在整个加载阶段的应力、应变过程,研究了节点的受力性能和塑性区的扩展、节点区应力分布;还考察了节点板厚度、钢材强度因素在单调加载下对节点受力性能的影响。利用ANSYS计算的结果和节点试验的极限承载力和荷载位移曲线进行比较,验证了本文计算方法和计算结果的正确性。基于文中的分析结果,提出了一些有益的设计建议,期望对实际工程有所帮助。

全文目录


摘要  3-4
ABSTRACT  4-8
第1章 绪论  8-14
  1.1 空气冷凝器技术概述  8-11
    1.1.1 国外空气冷凝器技术概况  8
    1.1.2 国内空气冷凝器技术概况  8-9
    1.1.3 研究的目的和意义  9-10
    1.1.4 国内外对节点研究现状及水平  10-11
  1.2 本课题主要研究主要内容  11-14
第2章 空冷支撑桁架钢—混凝土混合节点受力性能  14-20
  2.1 节点连接分类  14-16
  2.2 空冷支撑桁架典型节点与相关节点  16-18
  2.3 空冷支撑桁架典型节点受力性能  18-20
第3章 弹塑性和有限单元法基本理论  20-36
  3.1 弹塑性基本理论  20-30
    3.1.1 弹性理论  21-24
    3.1.2 塑性理论  24-30
  3.2 有限单元法基本理论  30-36
第4章 空冷支撑桁架钢—混凝土混合节点ANSYS有限元模型  36-52
  4.1 ANSYS基本介绍  36
  4.2 ANSYS软件主要特点  36
  4.3 非线性有限元简介  36-38
    4.3.1 非线性  36-37
    4.3.2 ANGYS的非线性简介  37
    4.3.3 材料非线性  37
    4.3.4 几何非线性  37-38
    4.3.5 状态变化非线性  38
  4.4 非线性有限元分析方法  38-41
    4.4.1 增量法  38-39
    4.4.2 牛顿—拉普森方法  39-40
    4.4.3 收敛判别  40-41
    4.4.4 ANSYS中荷载步和子步  41
  4.5 节点有限元模型  41-52
    4.5.1 节点计算模型的参数  41-45
    4.5.2 节点计算基本假定和模型  45-46
    4.5.3 节点有限元分析的单元选取  46-47
    4.5.4 节点材料的本构关系  47-48
    4.5.5 节点有限元模型单元划分  48-49
    4.5.6 加载制度及边界条件  49-50
    4.5.7 求解选项设定  50-52
第5章 空冷支撑桁架钢—混凝土混合节点有限元计算结果分析  52-72
  5.1 节点计算结果分析与比较  52-60
    5.1.1 低周反复荷载位移曲线比较  52-54
    5.1.2 骨架曲线比较  54-56
    5.1.3 节点的极限承载力分析  56
    5.1.4 节点变形、应力应变图分析  56-60
  5.2 影响节点性能的因素  60-72
    5.2.1 改变钢材强度分析  60-69
    5.2.2 改变节点板件厚度分析  69-72
第6章 结论与展望  72-74
  6.1 本文主要结论  72
  6.2 展望  72-74
致谢  74-76
参考文献  76-80
附录  80

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中图分类: > 工业技术 > 建筑科学 > 建筑结构 > 组合结构 > 其他组合结构
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