傳統(tǒng)木結構中榫卯構架的抗側性能分析.pdf

1、中國傳統(tǒng)木結構的研究主要以實驗研究為主，計算機仿真模擬為輔。然而，由于實驗的場地環(huán)境、設備和研究方向的不同，各種研究推導出來的理論模型離散性較大，適用條件也有所不同。為了研究榫卯節(jié)點的工作機制以及榫卯木構架的受力特點，采用有限元軟件進行仿真模擬是一種可行的高效研究手段。
　　 目前國內的有限元仿真模擬大致可分為兩類:一類是在實驗研究的基礎上通過定義和引入反映榫卯節(jié)點特性的半剛性節(jié)點單元，建立反映傳統(tǒng)木構特性的三維有限元計算模型和

2、分析方法，自行開發(fā)有限元軟件，如SAFATS;第二類是采用變剛度單元模擬真實木結構梁柱的榫卯連接，將變剛度單元引入有限元程序分析。這些研究雖然取得了一定的成果，但仿真模擬依然是建立在實驗數(shù)據(jù)的基礎上的，所有的有限元分析假定都是以宏觀的受力變形為依據(jù)，從本質上講，這樣的仿真模擬并未真實反映出木材的材料力學性質，沒有準確地反映木材正交各向異性的特性，更未體現(xiàn)木材材料在順紋和橫紋方向應力——應變的本構關系。
　　 本文運用ANSYS軟

3、件中的實體單元模擬梁柱，選擇能夠最為真實地模擬木材材料性能的材料模型，建立榫卯木構架模型進行全仿真模擬，獲取榫卯節(jié)點受力變形的工作機理，反映出榫卯節(jié)點半剛性的連接特性，并以此為依據(jù)，揭示了榫卯木構架的抗側承載能力由半剛性連接的榫卯節(jié)點工作機制所決定。在證實有限元模型合理性的基礎上，又對榫頭和榫頸的構造形式進行了參數(shù)化分析，研究兩者尺寸的變化對榫卯木構架的抗側承載能力的影響程度。
　　 文章最后對榫卯木構架的可靠度進行了初步的探索