適用于自由曲面網(wǎng)格結(jié)構(gòu)新型裝配式節(jié)點的試驗與分析研究.pdf

1、在自由曲面網(wǎng)格結(jié)構(gòu)中，對節(jié)點形式的要求除了有足夠的強度和剛度，還要能夠適應自由曲面網(wǎng)格復雜的定位與多變的空間幾何關(guān)系。本文根據(jù)自由曲面網(wǎng)格結(jié)構(gòu)的特點，提出了一種適應自由曲面網(wǎng)格結(jié)構(gòu)的新型裝配式節(jié)點形式。
　　 通過借鑒幾何造型學和計算機圖形學的已有進展，本文討論了利用現(xiàn)有計算機輔助設(shè)計軟件對自由曲面進行各向同性三角形網(wǎng)格劃分優(yōu)化的方法。本文總結(jié)了空間解析幾何中點、線、面的相互關(guān)系，使用MATLAB編制處理自由曲面網(wǎng)格節(jié)點幾何信息

2、的程序，為使用常規(guī)計算分析軟件對自由曲面網(wǎng)格結(jié)構(gòu)建立計算模型提供準確的定位信息。
　　 新型裝配式節(jié)點能夠很好的適應自由曲面結(jié)構(gòu)中桿件匯交時復雜的空間關(guān)系，節(jié)點部分的焊接作業(yè)可全部在工廠完成，現(xiàn)場只有螺栓安裝，在保證節(jié)點強度和可靠度的同時，降低了勞動強度，提高了施工效率。按照“強節(jié)點、弱構(gòu)件”的節(jié)點設(shè)計理念，提出了“節(jié)點的彎矩承載力大于桿件最大彎矩承載力，節(jié)點抗剪承載力與桿件等強”的設(shè)計原則，并依此對試驗節(jié)點試件進行初步設(shè)計。<

3、br>　　 為了直觀了解新型節(jié)點在荷載作用下的受力性能、承載力與破壞機理，本文使用了自由曲面網(wǎng)格結(jié)構(gòu)的一個典型狀態(tài)制作節(jié)點試件進行足尺試件。新型裝配式節(jié)點在實際加工制作中可以通過切割、焊接等基礎(chǔ)加工工藝完成，說明不使用精密機械加工也可以實現(xiàn)適用于自由曲面網(wǎng)格結(jié)構(gòu)復雜空間關(guān)系的節(jié)點制作。試驗結(jié)果表明，新型裝配式節(jié)點利用高強螺栓抗剪承載可靠，傳力機制明確，試驗驗證了這種節(jié)點形式的合理性和可靠性。按此方法設(shè)計的新型節(jié)點形式具有足夠的安全儲備

4、，滿足“強節(jié)點弱構(gòu)件”的要求。
　　 本文對提出的新型節(jié)點建立了ANSYS有限元模型，考慮大變形影響，采用Von-Mises屈服準則的理想彈塑性材料，結(jié)合使用罰函數(shù)法和增廣拉格朗日法模擬接觸行為，計算模型能夠較好的模擬節(jié)點區(qū)域的復雜受力狀態(tài)，計算結(jié)果與試驗結(jié)果基本吻合。利用歐洲規(guī)范3中的組件法和KishiChen的冪函數(shù)模型的結(jié)果與有限元計算結(jié)果進行對比，證明能夠通過該方法描述新型裝配式節(jié)點半剛性連接的非線性，為新型裝配式節(jié)點的