隨著現(xiàn)代建筑科技水平的不斷提高,大跨度空間結(jié)構(gòu)體系也日趨復(fù)雜,部分節(jié)點處桿件相貫較多,焊接連接不便且殘余應(yīng)力大。鑄鋼分叉節(jié)點由于其整體澆注成型的技術(shù)特點,可對節(jié)點分管數(shù)量,分叉角度和尺寸進行精確控制,實現(xiàn)節(jié)點光滑且美觀的外形,同時將施工中的焊接部位轉(zhuǎn)移至節(jié)點區(qū)外,消除了結(jié)構(gòu)在多桿件匯交區(qū)域焊接時產(chǎn)生的殘余應(yīng)力,從而降低了施工難度,提升施工速度與施工質(zhì)量。然而,現(xiàn)階段鑄鋼分叉節(jié)點的優(yōu)化設(shè)計和生產(chǎn)制造技術(shù)水平仍然較低。節(jié)點設(shè)計優(yōu)化不足,在桿件匯交處存在應(yīng)力集中現(xiàn)象,且節(jié)點自重大,用鋼量多,生產(chǎn)運輸成本高;節(jié)點生產(chǎn)制造技術(shù)落后,仍采用制造芯模-砂箱-熔鋼澆注-熱處理打磨等步驟的傳統(tǒng)工藝,工序繁瑣,制造精度低、工期長、成本高、節(jié)能和環(huán)保效益低下,已難以滿足現(xiàn)代工程實踐的需求。針對鑄鋼分叉節(jié)點設(shè)計及制造過程中存在的上述問題,本文以鑄鋼雙分叉、三分叉、四分叉節(jié)點為對象,采用拓撲優(yōu)化的方法對鑄鋼分叉節(jié)點的最優(yōu)拓撲形態(tài)進行了研究,并利用3D打印制造技術(shù)探尋了鑄鋼分叉節(jié)點智能制造方式。首先,利用Solid Works三維建模軟件建立原始的鑄鋼分叉節(jié)點模型,并應(yīng)用Hyper Works有限元軟件中的Opt... 

【文章來源】：河南大學(xué)河南省

【文章頁數(shù)】：117 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第一章 緒論
    1.1 選題背景及意義
    1.2 鑄鋼分叉節(jié)點的發(fā)展和研究現(xiàn)狀
        1.2.1 鑄鋼材料方面
        1.2.2 有限元分析技術(shù)
        1.2.3 受力性能與承載力計算公式
        1.2.4 鑄鋼節(jié)點試驗
        1.2.5 生產(chǎn)制造技術(shù)
        1.2.6 現(xiàn)階段研究的不足之處
    1.3 拓撲優(yōu)化
        1.3.1 拓撲優(yōu)化的概念
        1.3.2 拓撲優(yōu)化的分類
        1.3.3 離散體結(jié)構(gòu)拓撲優(yōu)化的研究現(xiàn)狀
        1.3.4 連續(xù)體結(jié)構(gòu)拓撲優(yōu)化的研究現(xiàn)狀
        1.3.5 拓撲優(yōu)化在建筑結(jié)構(gòu)領(lǐng)域中的應(yīng)用
    1.4 3D打印制造技術(shù)
        1.4.1 3D打印制造技術(shù)的發(fā)展和研究現(xiàn)狀
        1.4.2 3D打印制造技術(shù)在建筑領(lǐng)域中的應(yīng)用
    1.5 本文的主要研究內(nèi)容
    1.6 本文的特色與創(chuàng)新之處
第二章 鑄鋼分叉節(jié)點的拓撲優(yōu)化理論及建模
    2.1 拓撲優(yōu)化理論
        2.1.1 變密度法中的SIMP插值模型
        2.1.2 Opti Struct解算器
        2.1.3 Opti Struct求解理論
    2.2 拓撲優(yōu)化數(shù)學(xué)模型
    2.3 節(jié)點原始模型的建立
        2.3.1 模型參數(shù)
        2.3.2 前處理
    2.4 原始節(jié)點模型有限元靜力分析
    2.5 本章小結(jié)
第三章 鑄鋼分叉節(jié)點的拓撲優(yōu)化設(shè)計
    3.1 拓撲優(yōu)化參數(shù)設(shè)置
        3.1.1 懲罰因子
        3.1.2 棋盤格控制
    3.2 拓撲優(yōu)化設(shè)計
        3.2.1 拓撲優(yōu)化分析
        3.2.2 單元密度靜態(tài)分析
        3.2.3 單元密度等值面分析
        3.2.4 優(yōu)化結(jié)果篩選
    3.3 節(jié)點在其它工況作用下拓撲優(yōu)化的討論
    3.4 本章小結(jié)
第四章 拓撲優(yōu)化節(jié)點的力學(xué)性能分析
    4.1 拓撲優(yōu)化節(jié)點的靜力分析
        4.1.1 雙分叉拓撲優(yōu)化節(jié)點
        4.1.2 三分叉拓撲優(yōu)化節(jié)點
        4.1.3 四分叉拓撲優(yōu)化節(jié)點
    4.2 拓撲優(yōu)化節(jié)點與工程中常用節(jié)點力學(xué)性能比較
        4.2.1 拓撲優(yōu)化節(jié)點與焊接空心球節(jié)點的比較
        4.2.2 拓撲優(yōu)化節(jié)點與樹狀節(jié)點的比較
        4.2.3 數(shù)據(jù)總結(jié)
    4.3 基于拓撲優(yōu)化節(jié)點的新型節(jié)點
    4.4 拓撲優(yōu)化設(shè)計在工程實踐應(yīng)用中的算例分析
        4.4.1 半球狀鑄鋼連接節(jié)點
        4.4.2 樹枝狀鑄鋼連接節(jié)點
    4.5 本章小結(jié)
第五章 鑄鋼分叉節(jié)點的3D打印制造
    5.1 3D打印的技術(shù)分類及設(shè)備
        5.1.1 高分子材料3D打印技術(shù)
        5.1.2 金屬3D打印技術(shù)
    5.2 3D打印制造流程
    5.3 3D打印參數(shù)
        5.3.1 分層厚度
        5.3.2 邊緣厚度
        5.3.3 填充密度
        5.3.4 打印溫度
        5.3.5 打印速度
        5.3.6 支撐方式
        5.3.7 后處理工藝
    5.4 新型快速鑄造方式的探索
    5.5 打印結(jié)果與討論
    5.6 本章小結(jié)
第六章 結(jié)論與展望
    6.1 結(jié)論
    6.2 展望
參考文獻
致謝
攻讀碩士學(xué)位期間取得成果情況


【參考文獻】：
期刊論文
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博士論文
[1]連續(xù)體結(jié)構(gòu)拓撲優(yōu)化理論與應(yīng)用研究[D]. 左孔天.華中科技大學(xué) 2004

碩士論文
[1]面向增材制造的空間結(jié)構(gòu)節(jié)點拓撲優(yōu)化設(shè)計[D]. 陳敏超.浙江大學(xué) 2018
[2]樹狀結(jié)構(gòu)鑄鋼分叉節(jié)點理論研究[D]. 孫志飛.河南大學(xué) 2014
[3]基于變密度法的連續(xù)體拓撲優(yōu)化設(shè)計[D]. 湯穎穎.長安大學(xué) 2008
[4]南通市體育會展中心分叉柱底鑄鋼節(jié)點應(yīng)力集中及承載力問題的分析研究[D]. 徐劍鋒.東南大學(xué) 2005
[5]鑄鋼節(jié)點的理論分析與試驗研究[D]. 林彥.天津大學(xué) 2004



本文編號：3641578