一种箱型截面杆新型装配式连接系统的静力性能研究

发布时间：2020-06-01 16:23

【摘要】：在箱型截面网格结构中,杆件与节点间主要采取焊接连接;现有装配式连接方案存在结构实用性和几何适应性不足、削弱杆件抗力、工艺复杂、施工难度大、制造成本高等各种问题。针对箱型截面装配式连接系统的研究现状,本课题组前期研究提出一种新型箱型截面杆的装配式连接系统。为便于在单层网壳结构中应用,本文对该装配式连接系统的静力学性能进行了较深入的数值模拟研究与分析。首先,利用已有试验研究成果,对采用的非线性接触分析技术进行对比验证。接着,利用有限元软件ABAQUS的精细划分技术,建立新型连接系统的有限元接触分析模型。然后,选取三种不同螺栓数量的连接系统,针对其在纯剪切、纯弯曲、轴向受拉和轴向受压共四种基本内力下的力学性能,重点观察连接面相对位移、应力分布、塑性应变发展和破坏特征;进而研究三种连接系统在压弯、拉弯、弯剪、压剪和拉剪等组合内力下的主要力学性能,绘制出弹性和塑性极限外包曲线,并拟合得出对应曲线的近似计算公式。接着,基于单层网壳杆件内力特征,考虑纯弯曲、轴向受拉、轴向受压、压弯组合、拉弯组合等主要内力形式,进行正交试验分析,研究螺栓预紧力、端板厚度、螺栓直径、螺栓间距及凸缘接触面积等参数对连接静力强度的影响,揭示新型连接系统的静力强度随各参数变化的规律和趋势。再者,总结全文数值模拟研究成果,对新型连接系统的静力强度设计,给出建议设计思路和验算方法。最后,对本文主要研究成果进行总结,并对后续研究提出展望。
【图文】：

模型图,系统简化,后连接,模型

逡逑图２．２部件模型逡逑１＿简化端板Ａ；邋２—简化端板Ｂ：邋３—简化高强螺栓；４—相邻杆端Ａ：邋５—相邻杆端Ｂ逡逑图２．３装配后连接系统简化模型逡逑２．３．２材料属性参数逡逑参考工程应用需求，本文新型连接系统的数值模型中主要选用两种钢材。连逡逑接端板（含凸缘）、盖板以及两侧相邻箱型截面杆件均采用Ｑ３４５建筑用钢，密度逡逑ｐ邋＝邋７．８５ｘ１０－３邋ｇ／ｍｍ３，弹性模量邋Ｅ＝２．０６ｘ邋１０５邋Ｎ／ｍｍ２，泊松比ｎ邋＝邋０．３。参照现行结逡逑构设计标准，将钢材的应力－应变曲线简化为理想弹塑性模型［３６１，主要参数如图２．４逡逑和表２．１所示。在确定极限承载力时，遵从保守设计原则，Ｑ３４５钢极限应变统一逡逑取匕。＝１５％，略小于相关标准规定￥２２１％。逡逑个逡逑Ａ．逦Ｂ．逡逑。，／ＴＴ逡逑—：逦逦逦＞逡逑Ｃｊｖ＊

部件模型

图２．２部件模型逡逑１＿简化端板Ａ；邋２—简化端板Ｂ：邋３—简化高强螺栓；４—相邻杆端Ａ：邋５—相邻杆端Ｂ逡逑图２．３装配后连接系统简化模型逡逑２．３．２材料属性参数逡逑参考工程应用需求，本文新型连接系统的数值模型中主要选用两种钢材。连逡逑接端板（含凸缘）、盖板以及两侧相邻箱型截面杆件均采用Ｑ３４５建筑用钢，密度逡逑ｐ邋＝邋７．８５ｘ１０－３邋ｇ／ｍｍ３，弹性模量邋Ｅ＝２．０６ｘ邋１０５邋Ｎ／ｍｍ２，泊松比ｎ邋＝邋０．３。参照现行结逡逑构设计标准，，将钢材的应力－应变曲线简化为理想弹塑性模型［３６１，主要参数如图２．４逡逑和表２．１所示。在确定极限承载力时，遵从保守设计原则，Ｑ３４５钢极限应变统一逡逑取匕。＝１５％，略小于相关标准规定￥２２１％。逡逑个逡逑Ａ．逦Ｂ．逡逑。，／ＴＴ逡逑—：逦逦逦＞逡逑Ｃｊｖ＊逦＾ｙ０＊逡逑图２．４邋Ｑ３４５钢材
【学位授予单位】：云南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TU31

【参考文献】