管桁架結(jié)構(gòu)靜力性能的精細(xì)化有限元分析.pdf

1、管桁架結(jié)構(gòu)以其造型簡潔、受力合理、建筑造型適應(yīng)性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)得到建筑師的青睞。鋼管組成結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵在于桿件之間的連接,在管桁架結(jié)構(gòu)中,多采用直接焊接相貫節(jié)點(diǎn)的連接方式。
　　由于相貫節(jié)點(diǎn)處復(fù)雜的幾何形狀和受力特性,管桁架結(jié)構(gòu)的破壞往往以相貫節(jié)點(diǎn)的失效為導(dǎo)火索,進(jìn)而導(dǎo)致與之相連的桿件失效,使得結(jié)構(gòu)破壞。因此對(duì)相貫節(jié)點(diǎn)的研究對(duì)探究管桁架結(jié)構(gòu)的失效原理至關(guān)重要。因此本課題分別對(duì)平面管桁架和空間管桁架采用ANSYS得Shell181單元進(jìn)行精細(xì)

2、化建模分析,對(duì)考慮了相貫節(jié)點(diǎn)的管桁架結(jié)構(gòu)進(jìn)行靜力性能的分析。本文主要進(jìn)行以下幾個(gè)方面的研究:
　　(1)平面管桁架靜力性能的精細(xì)化分析,采用Shell181單元與梁單元、桿單元進(jìn)行建模分析,探尋不同分析精度的模型結(jié)果的異同,此后對(duì)平面管桁架進(jìn)行節(jié)點(diǎn)局部加強(qiáng)方式的參數(shù)分析。結(jié)果顯示殼單元模擬能夠很好的反映節(jié)點(diǎn)破壞和應(yīng)力集中,使得承載力下降,其中采取增加節(jié)點(diǎn)主管壁厚至1.5～2倍和節(jié)點(diǎn)板的局部加強(qiáng)方式效果明顯。
　　(2)空間管

3、桁架靜力性能的精細(xì)化分析,采用與平面管桁架相同的分析方法,進(jìn)行殼單元與梁單元不同精度的建模分析對(duì)比,并探索相貫節(jié)點(diǎn)局部加強(qiáng)方式的有效性。結(jié)果顯示,殼單元精確模擬節(jié)點(diǎn)使得其承載力下降,增加節(jié)點(diǎn)主管壁厚至1.5～2倍時(shí)可基本達(dá)到節(jié)點(diǎn)剛接的要求。
　　(3)平面管桁架進(jìn)行殼-梁單元多尺度有限元分析,對(duì)相貫節(jié)點(diǎn)采用殼單元精細(xì)化建模以精確掌握節(jié)點(diǎn)的應(yīng)力情況,對(duì)桿件采用梁單元建模以減少計(jì)算花費(fèi),不同單元類型之間的連接采用多點(diǎn)約束(MPC)接觸