X型斜插板焊接管節(jié)點軸壓性能研究.pdf

1、本文以基本的X型斜插板焊接管節(jié)點為研究對象,進行了軸壓試驗研究,同時結(jié)合了非線性有限元數(shù)值分析,主要考察了夾角(θ)和相對板厚(τ)對X型斜插板焊接管節(jié)點的軸壓受力性能、破壞模式、極限承載力的影響。
　　首先,分別對10個X型斜插板焊接方管(GXS)節(jié)點、10個X型斜插板焊接矩形管(GXR)節(jié)點及10個X型斜插板焊接圓管(GXC)節(jié)點進行試驗。介紹了試驗方案,考察了節(jié)點破壞模式、應(yīng)變分布、延性好壞、極限承載力,同時討論了θ和τ對節(jié)

2、點承載力、延性的影響。本試驗中GXS節(jié)點出現(xiàn)了兩種破壞模式有:板件失效(θ較大或τ較小時)、管板聯(lián)合失效(τ較大且θ較小時);GXR節(jié)點出現(xiàn)了三種破壞模式有:管壁失效(τ較大時)、板件失效(τ較小且θ很大時)、管板聯(lián)合失效(τ較小且θ較小時);GXC節(jié)點出現(xiàn)了兩種破壞模式有:板件失效(τ較小或θ較小時)、管板聯(lián)合失效(τ較大且θ很大時)。荷載較小時節(jié)點域應(yīng)變強度均勻分布,荷載增大后,應(yīng)變強度不再均勻分布,應(yīng)力進行重分布,焊縫端部應(yīng)變強度

3、最大,應(yīng)力在焊縫端部集中。τ較大時 X型斜插板焊接管節(jié)點的剛度隨θ增大呈增大趨勢;τ較小時,GXR節(jié)點的剛度隨θ增大呈增大趨勢, GXS和GXC節(jié)點的剛度隨θ變化比較復(fù)雜無明顯變化趨勢。X型斜插板焊接管節(jié)點的延性隨τ增大而變好;τ較小時, GXS節(jié)點的延性隨θ增大而變好, GXR節(jié)點的延性隨θ增大而變差,GXC延性隨θ的變化無明顯特征;τ較大時, GXS節(jié)點的延性隨θ增大而變差,GXR和GXC節(jié)點的延性幾乎不受θ的影響。τ較大時,隨著θ

4、的增大,X型斜插板焊接管節(jié)點的軸壓極限承載力呈增大趨勢,但GXS增幅較小;τ較小時,隨著θ的增大,GXS和GXR節(jié)點的軸壓極限承載力呈增大趨勢,GXC節(jié)點的軸壓極限承載力幾乎不變;隨著插板相對厚度τ增大,X型斜插板焊接管節(jié)點的軸壓極限承載力增大。目前 IIWS規(guī)范不能較準(zhǔn)確計算X型斜插板焊接管節(jié)點的軸壓極限承載力。
　　隨后本文對此類節(jié)點的極限承載力進行了非線性有限元適應(yīng)性分析。分別對10個GXS節(jié)點、10個GXR和10個GXC節(jié)

5、點進行有限元分析,建立了有效且準(zhǔn)確的有限元模型,并比較有限元分析結(jié)果和試驗結(jié)果,驗證該有限元模型的適用性。之后,本文分別對28個GXS、28個GXR和28個GXC節(jié)點進行了非線性有限元參數(shù)分析,考察此類節(jié)點受力性能、節(jié)點破壞模式的分布規(guī)律以及幾何參數(shù)θ和τ對節(jié)點極限承載力的影響。X型斜插板焊接管節(jié)點的極限承載力受幾何θ和τ的影響比較大。τ比較小時,GXS和GXR節(jié)點極限承載力受其影響顯著,隨τ增大,影響減弱,而τ對GXC節(jié)點極限承載力的

6、影響比較小;τ較小時,θ對GXS承載力無影響,對GXR和GXC承載力影響也很小可以不予考慮;τ較大時,θ增大GXS承載力增大,GXR承載力在θ數(shù)值較小時增大,而在θ數(shù)值較大時幾乎不變甚至有所降低,GXC承載力一直增大到θ達到最大值90o時才有所降低。根據(jù)本文研究結(jié)論,對工程中X型斜插板焊接管節(jié)點的設(shè)計提出幾點建議。
　　然后,本文在IIWS規(guī)范中關(guān)于X型斜插板焊接管節(jié)點極限承載力計算公式的基礎(chǔ)上,通過一元線性回歸,得到相對較高精度