【力学性能论文】新型钢构造梁柱连接节点力学性能.docx
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1、【力学性能论文】新型钢构造梁柱连接节点力学性能摘要:文章以梁柱T型连接节点为例,对新型钢构造梁柱连接点展开力学分析,主要探究了钢构造梁柱T型连接构件的翼缘板厚度、螺栓直径与设置位置变化对连接节点变性能力与毁坏形态的影响。结果表明,改变翼缘板厚度与螺栓直径会对连接节点的承载力、变性能力与毁坏形态产生影响,在两参数增大的条件下,T型连接节点的承载力均有所提升。关键词:T型连接节点;承载力;变形能力;毁坏形态对于钢构造来讲,其本身质量较轻、能够循环利用且施工速度更快,因而在当前的建筑工程中得到了广泛应用。目前,央视大楼、上海环球金融中心等建筑中均使用了钢构造。其中,梁柱连接点对钢构造的稳定性、强度有
2、着极大的影响,遭到了人们的重点关注。因而,本文以梁柱T型连接节点为例,对其展开力学性能分析。2有限元模型的建立2.1试件设计在本次研究中,主要选择了钢构造梁柱T型连接节点作为分析对象,使用有限元构造分析软件完成10个T型连接节点的简化模型设计,详细如图1所示。在静力荷载的作用下,对相应连接节点模型展开力学性能分析。研究中,主要对T型连接构件的翼缘板厚度、螺栓直径与设置位置进行变化,将其设定为变化参数,确定其连接节点力学性能的现实影响。这10个T型连接节点的简化模型的截面尺寸与参数如表1所示。a-钢构造梁柱T型连接节点;b-T型连接节点的简化模型;c-简化模型尺寸翼缘板与腹板在试件1、试件2与试
3、件3中,主要对翼缘板厚度t1进行变化,其中,试件1的翼缘板厚度取值为17mm;试件2的翼缘板厚度取值为12mm;试件3的翼缘板厚度取值为20mm。在试件4、试件5与试件8中,主要对螺栓直径d、螺栓中心与腹板边界的距离e2、螺栓横向间距g进行变化。在试件5、试件6中,主要对螺栓中心与翼缘板边界之间距离e1进行变化,其中,试件5的距离取值为45mm;试件6的距离取值为50mm。在试件9、试件10中,主要对螺栓中心与翼缘板侧边界之间的距离s进行变化,其中,试件9的距离取值为36mm;试件10的距离取值为45mm。2.2单元的选择及网格划分应用十结点六面体单元完成高强螺栓与T型连接构件的模拟;将三维接
4、触单元中设置于螺栓头与翼缘板、螺母与翼缘板、孔壁与螺栓杆之间;设定滑移摩擦系数为0.45。在本次研究中,螺栓头、螺母、垫片均涵盖在高强螺栓头的范畴内,因而不对垫片的厚度展开单独考量,直接将其在螺母与螺栓头厚度中完成计算。同时,在实际的模型构建经过中,忽略螺纹所产生的影响,直接将其设置为圆柱体完成模拟,并在有限元分析软件中完成网络划分,完成高强螺栓模型、T型连接节点的简化模型、预拉力单元模型的构建。2.3材料特性在本次T型连接节点的力学分析中,应用了Q235钢以及强度等级到达10.9级的高强螺栓。同时,主要将弹性模量控制在2.06105MPa。使用多线性随动强化三折模型完成对钢材料本构关系的模拟
5、;将屈从强度设定为235MPa,其中,只要在板厚度超过16mm时控制屈从强度在225MPa;将极限强度设定为460MPa,其中,只要在板厚度超过16mm时控制极限强度在450MPa;将屈从应变设定为0.11410-2;将极限应变设定为1210-2。使用三折线应力-应变曲线表现高强度螺栓的材料特性,如图2所示,详细有:当应变在12倍屈从应变的范围内时,表明高强度螺栓正处于初始硬化阶段;当应变在28倍屈从应变的范围内时,逐步到达极限应力。2.4静力加载本次试验中,在T型连接节点的腹板中选取一端,在其中施加3个方向这3个方向互相垂直,即X轴、Y轴、Z轴方向施加固定约束;相对应的,在T型连接节点腹板的
6、另一端展开截面区域内所有节点的位移耦合范围为平面内,同时将轴向荷载施加在耦合面的主节点中。这样的加载形式主要依托位移完成对静力加载的控制。能够将实际的加载操作划分为两部分,在第一部分中,主要落实螺栓预拉力的施加,预应力的施加依托单一的荷载子步实现。在第二部分中,逐步展开轴向位移荷载的施加,使用复数的荷载步实现。详细操作为:将初始位移荷载设定为2mm,荷载的增加量控制在2mm,施行逐级增加荷载的方式,直至试件损坏后停止。实践中,当进入第三荷载步后,引入大变形经静力分析,并依托复数个荷载子步施行加载;利用共轭梯度法完成求解。在本次研究中,M16的预拉力设计值控制在100kN;M20的预拉力设计值控
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