本文選題：圓鋼管相貫節(jié)點(diǎn) + 角焊縫應(yīng)力��； 參考：《南京工業(yè)大學(xué)》2015年碩士論文

【摘要】：相貫節(jié)點(diǎn)由于有構(gòu)造簡單、外表美觀、節(jié)省鋼材且易于維護(hù)等優(yōu)點(diǎn)被廣泛應(yīng)用于建筑結(jié)構(gòu)、桿塔結(jié)構(gòu)及海洋平臺結(jié)構(gòu)。相貫角焊縫是影響節(jié)點(diǎn)承載力特性的重要因素,但是關(guān)于相貫角焊縫受力特點(diǎn)的研究尚不多見。實(shí)際工程中相貫節(jié)點(diǎn)除了承受軸向荷載外還受面內(nèi)彎矩的作用,但是目前《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》中僅給出支管受軸力作用下相貫節(jié)點(diǎn)承載力的計(jì)算公式,未對相貫節(jié)點(diǎn)面內(nèi)抗彎承載力進(jìn)行規(guī)定。本文對平面K型、空間KK型相貫節(jié)點(diǎn)進(jìn)行模擬分析,考察角焊縫的應(yīng)力分布、發(fā)展及其影響因素。通過T型圓鋼管相貫節(jié)點(diǎn)面內(nèi)抗彎承載力的試驗(yàn)研究、非線性有限元模擬以及計(jì)算理論分析,探討了T型圓鋼管相貫節(jié)點(diǎn)破壞模式、應(yīng)變發(fā)展規(guī)律和抗彎承載力特性。本文的主要研究內(nèi)容和結(jié)論如下：(1)平面K型相貫節(jié)點(diǎn)角焊縫的受力分析(支管-主管夾角=45°)建立平面K型相貫節(jié)點(diǎn)模型,分析支管在軸心拉、壓力作用下角焊縫的受力特點(diǎn),考察角焊縫的應(yīng)力分布、發(fā)展及其影響因素。受拉支管、受壓支管相貫角焊縫的最大、最小應(yīng)力分別為鞍點(diǎn)、跟點(diǎn)；受拉支管相貫角焊縫的最大、最小平均應(yīng)力分別為冠點(diǎn)、跟點(diǎn),受壓支管相貫角焊縫的最大、最小平均應(yīng)力分別為鞍點(diǎn)、跟點(diǎn)。隨著角焊縫高度的增大,應(yīng)力差異變小。主管軸壓力變化對角焊縫應(yīng)力分布差異的影響較小。(2)空間KK型相貫節(jié)點(diǎn)角焊縫的受力分析建立空間KK型相貫節(jié)點(diǎn)模型,分析支管在軸心拉、壓力作用下角焊縫的受力特點(diǎn),考察角焊縫的應(yīng)力分布、發(fā)展及其影響因素。受拉支管、受壓支管相貫角焊縫的最大、最小應(yīng)力分別為鞍點(diǎn)、跟點(diǎn)位置：受拉支管、受壓支管相貫角焊縫的最大、最小平均應(yīng)力分別為鞍點(diǎn)、跟點(diǎn)。隨著角焊縫高度的增大,應(yīng)力差異變小。主管軸壓力變化對角焊縫應(yīng)力分布差異的影響較小。(3)不同主管與支管連接角度時(shí)平面K型節(jié)點(diǎn)角焊縫的受力分析建立7種不同主管與支管連接角度的平面K型相貫節(jié)點(diǎn)模型,分析支管在軸心拉、壓力作用下角焊縫的受力特點(diǎn),考察角焊縫的應(yīng)力分布、發(fā)展及其影響因素。主管與支管連接角度為90°、75°、60°時(shí),受拉支管相貫角焊縫的最大、最小平均應(yīng)力分別為鞍點(diǎn)、跟點(diǎn)；主管與支管連接角度為45°、37.5°時(shí),受拉支管相貫角焊縫的最大、最小平均應(yīng)力分別為冠點(diǎn)、跟點(diǎn)；主管與支管連接角度為30°、22.5°時(shí),受拉支管相貫角焊縫的最大、最小平均應(yīng)力分別為冠點(diǎn)、鞍點(diǎn)。主管與支管連接角度為90°、75°、60°、45°時(shí),受壓支管相貫角焊縫的最大、最小平均應(yīng)力分別為鞍點(diǎn)、跟點(diǎn)；主管與支管連接角度為37.5°、30°、22.5°時(shí),受壓支管相貫角焊縫的最大、最小平均應(yīng)力分別為冠點(diǎn)、跟點(diǎn)位置。(4)T型圓鋼管相貫節(jié)點(diǎn)面內(nèi)抗彎承載力計(jì)算理論開展T型圓鋼管相貫節(jié)點(diǎn)面內(nèi)抗彎承載力的試驗(yàn)研究、非線性有限元模擬,探討了T型圓鋼管相貫節(jié)點(diǎn)的破壞模式、應(yīng)變發(fā)展規(guī)律和抗彎承載力特性；試驗(yàn)中主管受壓側(cè)應(yīng)變發(fā)展較快,當(dāng)節(jié)點(diǎn)荷載臨近極限承載力時(shí),T型相貫節(jié)點(diǎn)主管受壓側(cè)發(fā)生明顯凹陷的局部屈曲；繼續(xù)增加荷載,試驗(yàn)結(jié)束時(shí)焊縫產(chǎn)生撕裂破壞。同時(shí),開展相貫節(jié)點(diǎn)的非線性有限元模擬,分析得到節(jié)點(diǎn)的失效模式、承載力與試驗(yàn)均吻合較好。基于試驗(yàn)研究和非線性有限元模擬,考察相貫節(jié)點(diǎn)抗彎承載力的主要影響因素,提出節(jié)點(diǎn)抗彎承載力計(jì)算理論；節(jié)點(diǎn)承載力的計(jì)算值與國外規(guī)范計(jì)算值、有限元模擬值吻合較好,驗(yàn)證所建議的相貫節(jié)點(diǎn)承載力計(jì)算理論合理正確。(5)設(shè)置加勁肋T型圓鋼管相貫節(jié)點(diǎn)面內(nèi)抗彎承載力特性開展設(shè)置加勁肋T型圓鋼管相貫節(jié)點(diǎn)面內(nèi)抗彎承載力的試驗(yàn)研究、非線性有限元模擬分析,探討了設(shè)置加勁肋T型相貫節(jié)點(diǎn)的破壞模式、應(yīng)變發(fā)展規(guī)律和抗彎承載力特性；試驗(yàn)中主管受壓側(cè)加勁肋附近應(yīng)變發(fā)展較快,當(dāng)節(jié)點(diǎn)荷載臨近極限承載力時(shí),節(jié)點(diǎn)主管受壓側(cè)加勁肋附近發(fā)生明顯凹陷的局部屈曲,同時(shí)加勁肋發(fā)生面外彎曲失穩(wěn)；設(shè)置加勁肋節(jié)點(diǎn)面內(nèi)抗彎承載力比無加勁肋節(jié)點(diǎn)承載力明顯提高,說明設(shè)置加勁肋后有效提高了節(jié)點(diǎn)抵抗變形的能力,增加了節(jié)點(diǎn)的剛度和強(qiáng)度,使節(jié)點(diǎn)承載力有大幅度的提升。同時(shí),開展相貫節(jié)點(diǎn)的非線性有限元模擬,分析得到節(jié)點(diǎn)的失效模式、承載力與試驗(yàn)均吻合較好。基于非線性有限元模擬,考察加勁肋布置方式和尺寸對抗彎承載力的影響,提出合理的加勁肋布置方式。最后,對本文的研究工作進(jìn)行歸納和總結(jié),并提出了今后有待進(jìn)一步解決的研究課題。
[Abstract]:In this paper , the stress distribution , strain development law and the influence factors of the intersecting joint of the T - shaped circular steel tube are discussed . The stress distribution , the development and the influence factors of the fillet weld are discussed .
In this paper , the maximum and minimum mean stress of the intersecting angle welding seam of the tension branch pipe is the saddle point and the heel point . The maximum and minimum mean stress of the fillet weld joint is smaller . The stress distribution , development and the influence factors of the angle weld are analyzed .
When the connection angle of the main pipe and branch pipe is 45 擄 and 37.5 擄 , the maximum and minimum mean stress of the intersecting angle welding seam of the supported pipe are respectively the crown point and heel point ;
When the connection angle of the main pipe and branch pipe is 30 擄 and 22.5 擄 , the maximum and minimum mean stress of the intersecting angle welding seam of the supported pipe are respectively the crown point and saddle point . When the connection angle of the main pipe and branch pipe is 90 擄 , 75 擄 , 60 擄 and 45 擄 , the maximum and minimum mean stress of the intersecting angle welding seam of the compression branch pipe are saddle points and heel points , respectively ;
In this paper , the maximum and minimum mean stress of the intersecting angle welding seam of T - shaped circular steel tube are studied by using the calculation theory of the bending bearing capacity of T - shaped circular steel tube intersecting node . The failure mode , the strain development law and the bending bearing capacity of T - shaped circular steel tube are discussed .
In the test , the strain development of the main pipe under pressure is faster , and when the load of the node is close to the ultimate bearing capacity , the local buckling of the pressure side of the T - shaped intersecting node is obvious ;
At the same time , the non - linear finite element simulation of the intersecting node is carried out , the failure mode of the node is analyzed , and the bearing capacity and the test are in good agreement . Based on the experimental research and the nonlinear finite element simulation , the main influencing factors of the bending bearing capacity of the intersecting node are investigated , and the calculation theory of the bending bearing capacity of the node is proposed .
The calculation values of the bearing capacity of the joints are in good agreement with those of the overseas codes and the finite element simulation values are in good agreement with each other .
In the test , the strain development near the compression side stiffening rib is faster . When the load of the node approaches the ultimate bearing capacity , the local buckling of the obvious depression near the compression side of the node is locally buckled , while the external buckling of the stiffening rib is unstable ;
Based on the non - linear finite element simulation , the paper studies the influence of stiffened rib arrangement way and size on the bending bearing capacity and puts forward a reasonable arrangement mode of stiffening rib . Finally , the research work of this paper is summarized and summarized , and the research subject to be further resolved in the future is put forward .

【學(xué)位授予單位】：南京工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TU392.3

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