空間網格結構鋼管—焊接空心球懸掛吊點靜力及常幅疲勞性能試驗和理論研究.pdf

1、焊接空心球節(jié)點網格結構由于其跨度大、受力合理及施工方便等特點被廣泛應用于工業(yè)建筑，尤其是帶懸掛吊車的工業(yè)廠房中。由于懸掛吊車的作用產生反復交變荷載，網格結構及懸掛吊點可能產生疲勞破壞。網格結構的研究主要集中在其靜力性能等方面，而對其節(jié)點疲勞性能研究相對不成熟，致使國家現(xiàn)行相關規(guī)范對此規(guī)定仍不完善。
　　本研究主要內容包括：⑴基于太原周邊實地調研，結合懸掛吊點相關的設計規(guī)范和手冊等，采用正交試驗設計方法，以焊接空心球直徑D、焊接空心

2、球壁厚T、鋼管直徑d、鋼管壁厚t四個因素為變量，各個變量均按三個水平考慮，設計并加工完成9個節(jié)點試件。⑵采用MTS試驗機進行了8個節(jié)點試件的靜力性能試驗，并采用有限元分析軟件ANSYS、ABAQUS進行了9個試件的靜力分析，摸清了該類節(jié)點的應力分布規(guī)律并取得了熱點應力所在位置；針對“管-球”節(jié)點應力集中的主要因素進行分析討論，得到了不同因素對其影響程度和相關性；建立了考慮焊縫焊腳尺寸折減效應的節(jié)點熱點應力集中系數的計算公式。⑶采用斷裂力

3、學方法，對“管-球”節(jié)點進行常幅疲勞壽命估算，估算所得其理論疲勞壽命值低于試驗疲勞壽命值；重點探討了裂紋不同初始長度對裂紋擴展壽命的影響，得出了若初始裂紋尺寸增大十倍，則裂紋的疲勞擴展壽命縮短80％左右。⑷采用有限元軟件ABAQUS的XFEM技術，選擇代表性“管-球”節(jié)點進行有限元分析，得出了單次循環(huán)下裂紋出現(xiàn)位置和擴展方向；對比節(jié)點試驗結果，提出了該類節(jié)點常幅疲勞試驗關鍵控制參數的建議值：產生裂紋的參考位移值設置為5%△U，失效位移參