鉆石鳥嘴式方管T型焊接節(jié)點(diǎn)熱點(diǎn)應(yīng)力研究.pdf

1、閉口截面的方鋼管具有優(yōu)良的結(jié)構(gòu)性能，目前已廣泛應(yīng)用于管件直接焊接的管桁架結(jié)構(gòu)。鉆石鳥嘴式方管節(jié)點(diǎn)是一種新型的方管焊接節(jié)點(diǎn)，是將傳統(tǒng)方管節(jié)點(diǎn)的支管和主管均繞其中心軸旋轉(zhuǎn)45°而形成的。初步的靜力試驗(yàn)表明，鉆石鳥嘴式方管節(jié)點(diǎn)比傳統(tǒng)的方管節(jié)點(diǎn)具有更高的節(jié)點(diǎn)承載力，工程應(yīng)用前景看好，但是有關(guān)該節(jié)點(diǎn)的疲勞性能，目前還缺乏了解和研究。本文針對鉆石鳥嘴式方管T型焊接節(jié)點(diǎn)疲勞強(qiáng)度評估的需要研究其熱點(diǎn)應(yīng)力特性，這一研究內(nèi)容是CIDECT（國際管結(jié)構(gòu)發(fā)展與

2、研究協(xié)會的法文縮寫）關(guān)于鳥嘴式方管節(jié)點(diǎn)疲勞性能研究計劃的一部分。 本文首先簡單介紹了焊接鋼結(jié)構(gòu)和焊接管節(jié)點(diǎn)疲勞的基本概念，重點(diǎn)介紹了鋼管焊接節(jié)點(diǎn)疲勞性能評估的兩種常用方法：基于名義應(yīng)力的構(gòu)造分類法和基于熱點(diǎn)應(yīng)力的熱點(diǎn)應(yīng)力法，并比較了這兩種方法各自的優(yōu)缺點(diǎn)。由于熱點(diǎn)應(yīng)力法精度高，且對不同類型的節(jié)點(diǎn)可以采用相同的S—N曲線，因此熱點(diǎn)應(yīng)力法已成為鋼管焊接節(jié)點(diǎn)疲勞強(qiáng)度計算的趨勢。因此本文采用這一方法研究鉆石鳥嘴式方管節(jié)點(diǎn)的疲勞性能。

3、 為研究鉆石鳥嘴式方管節(jié)點(diǎn)熱點(diǎn)應(yīng)力的分布和影響參數(shù)，本文從最基本的T型節(jié)點(diǎn)入手，對7個不同無量綱幾何參數(shù)的鉆石鳥嘴式方管T型節(jié)點(diǎn)進(jìn)行了熱點(diǎn)應(yīng)力試驗(yàn)研究。試驗(yàn)測試了節(jié)點(diǎn)在承受支管軸向拉力和支管平面內(nèi)彎矩下的熱點(diǎn)應(yīng)變集中系數(shù)SNCF，并利用試驗(yàn)數(shù)據(jù)探討了節(jié)點(diǎn)的熱點(diǎn)應(yīng)力外推方法、熱點(diǎn)應(yīng)力最大值可能出現(xiàn)的位置和無量綱幾何參數(shù)對熱點(diǎn)應(yīng)變集中系數(shù)SNCF的影響等問題。 為了進(jìn)一步研究鉆石鳥嘴式方管節(jié)點(diǎn)的熱點(diǎn)應(yīng)力，本文利用有限元的方法對節(jié)

4、點(diǎn)的熱點(diǎn)應(yīng)力進(jìn)行了計算。對試驗(yàn)節(jié)點(diǎn)SNCF的有限元計算表明，有限元的計算結(jié)果和試驗(yàn)實(shí)測結(jié)果吻合良好，有限元可以用來大量計算節(jié)點(diǎn)的熱點(diǎn)應(yīng)力。隨后，本文對125個不同無量綱幾何參數(shù)節(jié)點(diǎn)的熱點(diǎn)應(yīng)力集中系數(shù)SCF進(jìn)行了計算，并通過處理將支管荷載和主管荷載分別引起的SCF分開，得到了支管軸力、支管平面內(nèi)彎矩和主管軸力各自在節(jié)點(diǎn)上引起的SCF。 通過對試驗(yàn)和有限元計算結(jié)果的分析，本文確定了節(jié)點(diǎn)SCF最大值可能出現(xiàn)的幾個位置，分析了熱點(diǎn)應(yīng)力集