铝合金装配式空心毂节点力学性能研究

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空间网格结构发展至今,随着对其性能的要求的提高,轻质高强材料被广泛应用,铝合金作为当今较为成熟的轻质高强材料,已有很多应用案例。对于铝合金单层网壳,所采用的节点形式主要影响整体网壳的受力性能,结合铝合金不易焊接的特点,国内外多采用装配式节点。
  本文提出一种适用于铝合金单层网壳的新型装配式空心毂节点,根据节点构造中各组件的连接顺序确定节点传力路径,结合节点各组件承载力推导出节点的承载力计算公式,用以评估节点的实际力学性能。
  本文开展了新型装配式空心毂节点的抗弯性能试验研究,研究了不同构件规格对节点承载力的影响,总结出了节点可能出现的破坏模式,分别为空心毂塑性变形、角码腹板螺栓孔处拉断、第一类连接螺栓拉断、第二类连接螺栓剪断。同时进行了数值模型分析,两者结果与理论值误差在5%-10%以内,验证了模型的有效性与理论公式的正确性;随后的节点轴向承载力的数值解与理论解的误差在4%-10%;根据不同规格节点的不同偏心距分析得到的节点偏心受力结果,拟合出偏心受力情况下节点轴力与弯矩的关系式。之后通过对节点各构件参数所对应的节点承载力的参数化分析,得到了节点抗弯、轴向承载力的变化规律。
  文章最后进行了节点的滞回性能分析,由节点的滞回曲线可以看出节点在循环加载时毂体连接螺栓连接的空心毂与角码翼缘之间会随着循环荷载的作用逐渐产生间隙使试件滞回曲线捏缩而不饱满,并且发现节点中构件的变形能力决定了节点整体的耗能能力,为节点耗能设计提供建议。
  本文从理论分析、试验研究及有限元分析三个角度开展了新型装配式铝合金空心毂节点的受力性能研究。得到了这种装配式节点承载力的简化计算方法,并通过试验研究结合有限元方法分析验证了节点的力学性能,为多组件装配式节点的设计与应用提供依据与借鉴。
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