沖擊荷載作用下冷彎T型方鋼管節(jié)點力學性能研究.pdf

1、隨著經(jīng)濟社會的快速發(fā)展，鋼管結(jié)構(gòu)憑借良好的力學性能和優(yōu)美的建筑造型，得到了廣泛的運用，如海洋平臺、火車站、體育館、飛機場等。近年來，由于地震、爆炸、撞擊等災害，致使結(jié)構(gòu)嚴重受損或倒塌的事故時有發(fā)生，造成重大人員傷亡和財產(chǎn)損失，而沖擊荷載往往是使結(jié)構(gòu)嚴重受損的重要原因。為此，人們越來越關注工程結(jié)構(gòu)的抗沖擊性能評估和設計問題。作為鋼管結(jié)構(gòu)的關鍵部分，管節(jié)點的抗沖擊性能很大程度上決定了鋼管結(jié)構(gòu)是否具有良好的抗沖擊能力。目前對管節(jié)點和加強管節(jié)點

2、的研究主要集中在靜態(tài)力學性能方面，而沖擊荷載作用下，其失效機理、極限承載力、結(jié)構(gòu)變形、能量轉(zhuǎn)換等研究較少，且主要研究對象為熱軋管材，冷彎管節(jié)點在沖擊荷載作用下的力學性能研究還需要進行大量的基礎研究工作。為此，本文采用湖南大學高性能落錘試驗機對普通冷彎T型方管節(jié)點和采用內(nèi)部橫向加勁板和上翼緣墊板加強的加強節(jié)點進行了抗沖擊力學性能試驗研究。同時運用有限元分析軟件ABAQUS/Explict對普通節(jié)點和加強節(jié)點進行了非線性數(shù)值模擬分析。主要開

3、展了以下幾個方面的研究工作:
　　 (1)進行了4個普通節(jié)點和分別采用主管內(nèi)橫向加勁板和上翼緣墊板加強的2個加強節(jié)點的抗沖擊性能試驗研究，確定普通節(jié)點和加強節(jié)點的破壞模式;揭示沖擊過程中節(jié)點變形、沖擊力等抗沖擊性能指標的變化發(fā)展規(guī)律，并對比普通節(jié)點和加強節(jié)點的抗沖擊性能指標差異，驗證加強措施的有效性。
　　 (2)對比分析了沖擊動能、支主管寬度比等參數(shù)，以及不同加強措施對沖擊力和節(jié)點位移等抗沖擊性能指標的影響，并通過分析

4、荷載-位移曲線，能量耗散等對普通節(jié)點和加強節(jié)點的抗沖擊性能進行了初步分析。
　　 (3)基于冷彎管截面材性分布的差異，運用有限元軟件ABAQUS/Explict建立了冷彎管節(jié)點的數(shù)值分析模型，與本文試驗結(jié)果進行了對比，吻合較好。并基于有限元模型對沖擊荷載下的節(jié)點抗沖擊工作機理進行了分析。初步分析了局部變形和整體變形的耦合關系，基于能量的塑性鉸線理論，以及能量耗散與沖擊動能的關系，提出普通節(jié)點抗沖擊承載力的簡化公式。