圆钢管混凝土K型焊接管板节点试验和有限元分析

圆钢管混凝土梁柱节点有限元分析

http://www.***.*** -1- 轴压圆钢管混凝土柱有限元分析 杨成臣 武汉理工大学土木工程与建筑学院，武汉（430070） e-mail：syncimaster@hotmail.com 摘要：通过优选合理的本构关系和单元属性，对钢管混凝土柱进行了非线性有限元分析。 其中钢管采用理想弹塑性本构关系模型，核心混凝土采用约束混凝土本构关系模型。数值分 析中分析了6个圆钢管混凝土柱在轴向压力作用下的静力性能，分析结果与试验结果吻合较 好，证实了该模型的合理性，可为今后的分析提供一定的参考。 关键词：圆钢管混凝土柱，有限元分析，极限承载力 1.前言 钢管混凝土结构已在现代建筑中得到了广泛的应用，其基本力学性能的研究在国内外均 取得了丰富的成果。在非线性数值分析方面，由于钢管混凝土是一种组合材料，钢管与混凝 土的组合作用，以及混凝土本身的本构关

在海洋平台工程结构中,管道结构的疲劳寿命的研究相当多。海洋工程在受到海水的腐蚀和海浪的打击下,疲劳问题非常的突出。中国海上平台管节点研究委员会对疲劳问题做了很多的试验和分析。同样的,在公路交通中桥梁的疲劳问题也很突出,钢管混凝土桥梁的基础是解决钢管桁架焊接节点疲劳的问题,本文进行疲劳试验及有限无分析。

钢管混凝土有限元分析进展——简要总结了近年来国内学者采用有限元法研究钢管混凝土力学性能的部分成果，并指出随着高强度、高性能材料的逐步应用，对钢管混凝土结构力学性能的研究将继续深入，而有限元法作为分析该结构的有效工具将得到更广泛的使用。

为研究钢管混凝土柱在侧向冲击荷载作用下的受力性能,通过对圆钢管混凝土柱进行横向落锤冲击试验,获得柱在冲击荷载作用下的破坏形态、整体变形和应变分布规律,分析了冲击力和试件跨中挠度时程曲线的特征;并通过有限元分析,研究了钢材和混凝土强度等参数对圆钢管混凝土柱力学性能的影响。研究结果表明:在试验参数范围内,随着冲击能量的增加,试件冲击力峰值、跨中挠度峰值、冲击持续时间增加;含钢率较大试件的冲击力峰值和冲击力平台值较大,跨中挠度峰值较小、冲击持续时间较短;钢材屈服强度对试件抗冲击性能的影响较大,而混凝土抗压强度对试件抗冲击性能的影响则相对较小。

以实际工程中的圆钢管kk型搭接节点为基础,利用ansys非线性有限元法建立分析模型并分析了该节点隐藏焊缝在焊与不焊2种不同焊接方式下的破坏模式,及搭接节点的支主管管径比β、径厚比γ、支主管厚度比τ等参数变化对节点极限承载力的影响.分析了在低周往复荷载作用下,搭接节点隐藏焊缝在焊与不焊2种不同焊接方式下的滞回性能,并给出了滞回曲线.搭接节点的ansys有限元分析结果表明,搭接节点的隐藏焊缝焊与不焊对节点最终破坏模式影响不大,对节点承载能力的影响也不是十分显著,隐藏焊缝不焊接节点的滞回性能优于隐藏焊缝焊接节点.为了使节点构造简单并便于施工,建议实际工程中的隐藏焊缝可以不焊接,此结论在后续的实验研究中还需要进一步的验证,以拓展该节点的反问题研究.

文章介绍了圆钢管轻集料混凝土受弯构件的有限元分析方法,在试验研究的基础上,采用有限元软件ansys对试验试件进行模拟计算,并且分析了含钢率、钢材屈服强度和轻集料混凝土强度等参数对构件弯矩-曲率关系曲线的影响。计算分析结果表明,计算所得极限荷载和弯矩-曲率关系曲线与试验结果吻合较好;含钢率是影响构件抗弯性能的主要因素;钢材屈服强度对构件的抗弯刚度影响很小,但对其抗弯承载力影响明显;轻集料混凝土强度对圆钢管轻集料混凝土构件的抗弯承载力与抗弯刚度影响甚小。

基于5根圆铜管再生混凝土长柱试验，选取了合理的本构关系，利用大型通用有限元软件abaqus对圆钢管再生混凝土长柱进行了静力加栽，并对比分析了模拟结果与试验结果。在此基础上对圆钢管再生混凝土长柱进行了参数分析，研究了长细比、取代率对圆钢管再生混凝土长柱受力性能的影响。结果表明，构件的承栽力随着长细比的提高而降低，随着取代率的提高呈先提高后降低的趋势。

推导了考虑焊缝尺寸情况下圆钢管x型节点环向模型的强度公式,通过有限元软件ansys模拟分析了相贯节点的受力情况,并对焊接过程中出现焊瘤缺陷的情况提出建议。

介绍了新型现场施工无焊接钢筋混凝土梁-钢管混凝土柱节点,并对其进行了抗震性能试验研究,获得了节点在柱顶低周往复荷载下的滞回性能。试验结果表明,该新型节点具有良好的延性以及耗能能力,可以满足工程需要,可代替外环板式钢筋焊接节点使用。同时,采用有限元分析方法,对试验进行了模拟,与试验获得骨架曲线进行结果对比,吻合良好。此外,基于节点试验模型改变了梁、柱以及牛腿等相关参数,分析不同参数对节点骨架曲线的影响,得到了节点的破坏模式以及影响因素。

圆钢管混凝土不等偏压柱的有限元计算——在实际工程中，圆钢管混凝土柱两端有可能承受偏心距不同的压力。利用有限元软件abaqus建模对圆钢管混凝土不等偏压柱的荷载一变形关系全过程进行了计算，计算结果与大量试验结果符合良好，这验证了该方法模拟圆钢管混凝土...

应用ansys有限元应力分析软件,根据钢制化工容器结构设计规定(hg20583-1998),分别建立了内部施焊和外部施焊的内伸入式接管与壳体间焊接接头的模型,分析了焊接接头处应力分布情况,并对焊接接头处的应力进行了对比。结果表明,内部施焊的整个焊缝x方向的应力平均值大于外部施焊焊缝;外部施焊的整个焊缝y方向应力水平略大于内部施焊焊缝;内部施焊焊缝等效应力的应力值小,但其高应力区域范围较大。

钢管混凝土框架试验研究及有限元分析——本文进行了钢管混凝土框架试验，研究了节点核心区的剪切刚度和框架的整体侧移；在ansys中建立框架的有限元模型，采用刚性单元模拟节点核心区，采用弹簧单元模拟梁柱连接柔性，将分析得到的水平荷载一侧移曲线与实测结...

轴压t形钢管混凝土芯柱试验与有限元分析——目的研究不同钢管直径对t形钢管混凝土芯柱轴压力学性能的影响，分析试件的破坏形态及钢管、核心混凝土、外围混凝土的应力分布破坏情况．方法对3个不同钢管直径的t形钢管混凝土芯柱进行试验研究，在选择合理的材料本构...

主管内填充混凝土的圆管桁架是一种新型结构,鉴于断裂力学评估这种结构疲劳性能的需要,该文探讨了圆钢管混凝土t型焊接节点在支管轴拉力作用下的应力强度因子计算方法。首先,根据节点的热点应力分布和疲劳裂纹试验结果,提出了节点断裂力学分析的半椭圆表面裂纹模型。其次,推导了主管、支管及混凝土等部分的参数变换公式,并通过ansys软件中的apdl工具编制程序实现了有限元建模、裂纹前沿奇异单元构造;最后,采用位移外推法计算了应力强度因子。计算结果表明:该文有限元分析模型是可靠的,数值方法计算带表面裂纹的钢管混凝土节点的应力强度因子是可行的。

轴压T形钢管混凝土芯柱试验与有限元分析

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加强环式钢管混凝土节点在工程中通常被当作刚性节点。但实际上,完全的刚性连接是不存在的,该节点的梁柱连接刚度介于刚接与铰接之间。为了获得完整准确的节点连接刚度信息,主要运用有限元工具并加以试验验证,探求影响梁柱连接刚度的各要素以及这些要素对连接刚度的影响程度。首先,利用有限元分析软件ansys建立加强环式钢管混凝土节点的有限元模型,并以试验验证了模型的准确性;然后,在经过试验校核的有限元节点模型基础上,作一系列改变节点域各个参数的分析,从而确定影响梁柱连接刚度的重要因素;最后,利用matlab将有限元数据拟合成描述该节点梁柱连接刚度通用的m—θ公式。

钢管混凝土桩新型节点的有限元分析——介绍了新型钢管混凝土柱节点环的有限元分析计算结果，并与试验研究结果进行了比较结果表明所建计算模型适用于钢管混凝土柱节点性能分析，且计算数据得到了实验结果的支持从而从计算和实验两方面均得出新型钢管混凝土节点满...

新型方钢管混凝土柱梁节点有限元分析——结合现行钢管混凝土柱在实际工程中的应用情况，提出了用于方钢管混凝土柱一钢筋混凝土梁框架结构的新型节点连接形式——非穿心暗钢牛腿方钢管混凝土柱与混凝土梁节点，利用有限元软件ansys对该节点的力学性能进行了分析...

在大量节点试验研究的基础上,提出了一种新型方钢管混凝土柱梁节点,通过有限元软件ansys对该节点模型在单调和循环加载作用下的受力性能进行了非线性分析,研究表明:该节点的延性和耗能能力较好,抗震性能良好。

法兰连接是钢管结构中常见的连接形式。圆钢管的法兰盘连接可以分为无加劲肋和有加劲肋两种形式。国外的相关资料中只有圆管无肋条件下的法兰盘厚度计算公式,国内有关法兰盘连接计算方法的规程尚未正式出台。针对圆钢管法兰盘连接,在由屈服线理论推导得到的理论公式基础上,对其承载性能进行了有限元分析。通过分析有限元计算结果,对理论公式进行了修正和改进,得到更为合理的设计方法。