本文選題：單層網(wǎng)殼 + 切削空心圓柱節(jié)點��； 參考：《北京交通大學》2017年碩士論文

【摘要】：單層網(wǎng)殼結構以其受力合理,用料經(jīng)濟,造型美觀等優(yōu)點被日益廣泛應用。相關規(guī)范基于安全考慮,規(guī)定分析單層網(wǎng)殼時應假定節(jié)點為剛接。但實際上,網(wǎng)殼的節(jié)點是半剛性的。如果將節(jié)點視為完全剛接或完全鉸接,會過高或過低地估計結構的實際承載能力,這對于建筑的經(jīng)濟性、安全性都是不利的。半剛性節(jié)點與剛接節(jié)點相比具有一定的轉動能力,與鉸接節(jié)點相比又具有一定的抗彎剛度,且其具有裝配方便,外形美觀的優(yōu)點。因此,對半剛性節(jié)點性能開展深入的研究并將其應用到單層網(wǎng)殼結構中具有重要的理論意義與實用價值。本文構思設計了一種新型切削空心圓柱節(jié)點。該節(jié)點由螺栓裝配而成,是一種半剛性節(jié)點。為分析該節(jié)點在單層網(wǎng)殼中沿徑向和沿環(huán)向的節(jié)點性能,分別開展了節(jié)點在徑向加載和環(huán)向加載兩種情況下的試驗研究。得到了節(jié)點的荷載-位移曲線、應力變化曲線、彎矩-轉角曲線,分析了節(jié)點的受力機理和失效模式,獲得了節(jié)點徑向與環(huán)向的初始剛度值和極限抗彎承載力值,對比了節(jié)點徑向和節(jié)點環(huán)向性能的異同。這為開展切削空心圓柱節(jié)點和其他半剛性節(jié)點性能的進一步研究提供了分析思路和試驗基礎。在此基礎上,利用ABAQUS有限元軟件進行了切削空心圓柱半剛性節(jié)點徑向和環(huán)向的節(jié)點性能有限元模擬研究。數(shù)值模型的節(jié)點受力機理與實際試驗吻合良好。為了進一步研究節(jié)點的性能,模型改善了試驗時節(jié)點螺栓預緊力不足的局限,使得數(shù)值模擬結果體現(xiàn)出的節(jié)點承載性能有一定的提高,桿件上的強度也得到了更為充分的利用。接著分析了各種參數(shù)對節(jié)點性能的影響,發(fā)現(xiàn)在一定范圍內,螺栓直徑、螺栓預緊力對節(jié)點徑向與環(huán)向性能均有一定影響且規(guī)律一致。此外,承載時預留安裝孔處有較為明顯的應力集中,使得節(jié)點環(huán)向承載能力有較為明顯的下降。本文通過試驗和數(shù)值模擬研究了新型切削空心圓柱半剛性節(jié)點的性能。
[Abstract]:Single-layer reticulated shell structure has been widely used for its advantages of reasonable force, economical material use and beautiful shape. The relevant specifications are based on safety considerations and stipulate that the nodes should be rigidly connected when analyzing single-layer latticed shells. In fact, the nodes of the reticulated shell are semi-rigid. If the joints are considered to be completely rigid or fully hinged, the actual bearing capacity of the structure will be estimated too high or too low, which is unfavorable to the economy and safety of the building. Compared with the rigid joints, the semi-rigid joints have a certain rotation ability, and have a certain bending stiffness compared with the hinged joints, and it has the advantages of convenient assembly and beautiful appearance. Therefore, it is of great theoretical significance and practical value to study the performance of semi-rigid joints and apply them to single-layer latticed shell structures. In this paper, a new type of cutting hollow cylindrical node is designed. The joint is assembled by bolts and is a semi-rigid joint. In order to analyze the performance of the node in the single-layer latticed shell along radial and circumferential directions, the experimental study was carried out under radial loading and toroidal loading respectively. The load-displacement curve, stress change curve, moment and angle curve of the joint are obtained. The stress mechanism and failure mode of the joint are analyzed, and the initial stiffness and ultimate flexural bearing capacity of the joint are obtained. The radial and annular performance of the joints are compared. This provides an analytical and experimental basis for further research on the properties of cutting hollow cylindrical joints and other semi-rigid joints. On this basis, the finite element simulation of radial and toroidal joint performance of hollow cylindrical semi-rigid joints is carried out by using ABAQUS finite element software. The stress mechanism of the numerical model is in good agreement with the actual test. In order to further study the performance of the joint, the model improves the limitation of the insufficient pre-tightening force of the joint bolt during the test, which makes the numerical simulation results reflect the joint bearing performance to a certain extent, and the strength of the bar is also more fully utilized. Then the influence of various parameters on the joint performance is analyzed. It is found that in a certain range the bolt diameter and bolt pretension force have certain influence on the radial and circumferential performance of the joint and the law is consistent. In addition, there is obvious stress concentration at the place where the installation hole is reserved for loading, which makes the load bearing capacity of the node in the circumferential direction decrease obviously. In this paper, the performance of a new type of cutting hollow cylindrical semi-rigid joints is studied by experiment and numerical simulation.
【學位授予單位】：北京交通大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：TU399

【參考文獻】

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本文編號：1793681