新型管板结点极限承载力研究

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本文研究的主要内容为T型管板结点受压极限承载力的非线性有限元分析。   T型管板结点作为管板结点最基本的形式,广泛应用于无线微波通讯塔架、运煤廊、栈桥等结构中。钢管通过结点将各杆件组成结构,结点设计是钢管结构设计中至关重要的研究内容,因为结点的破坏往往会导致与之相连的若干个杆件失效,从而导致整个结构破坏。   本文基于相关流动法则、VonMises屈服条件和更新的Lagrange构形虚位移原理,对影响T型管板结点极限承载力的六个几何参数即主管直径D、主管壁厚T、结点板厚度tp、结点板长度lp、支管直径d和支管壁厚t进行了深入分析。通过归纳,总结了该类结点的三种主要破坏模式:结点板屈服破坏模式、主管壁过度塑性变形破坏模式和支管局部屈曲破坏模式。   几何参数是影响管板结点极限承载力的主要因素。本文分别分析了以上6个几何参数对承载力的影响,对结点设计中几何参数的合理选用提出了建议。在工程设计中,应避免受压支管局部屈曲破坏和主管壁过度塑性变形破坏的发生,这两种破坏模式使结点的材料性能得不到充分利用,因此在工程应用中应采用结点板屈服破坏模式对结点进行设计。   根据有限元计算结果与国外现有计算公式进行对比、分析,指出现有公式的不足之处,即应考虑支管的连接形式、支管端部约束条件、结点板厚度以及支管插入结点板的长度。   最后本文介绍了实验方案的设计,包括实验装置的选择、实验构件的确定、加载方案、及边界约束的实施、为下一步实验的进行做了铺垫。
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