论文部分内容阅读
焊接空心球节点传力明确、工艺简单、造价低廉，是空间结构中应用最广泛的节点。几十年来，学者们对传统形式焊接空心球节点的力学性能进行了深入的研究工作，并编制了相关规范以供工程应用。实际应用中，在传统形式基础上，出现了不同杆件截面形式的焊接空心球节点，如H型钢焊接空心球节点。此种节点的承载力特性、刚度特性和设计方法与传统节点相比有较大差异，且缺乏系统研究。在火灾时，节点暴露在高温下，力学性能被大幅度削弱；在火灾后，需要对经历高温和残余变形后节点的剩余力学性能进行准确评估，对结构进行修复加固，研究节点高温下和高温后力学性能具有理论意义和工程应用价值。
因此，本文对H型钢焊接空心球节点高温下和高温后的轴压力学性能进行试验研究，通过有限元软件对轴压承载力和初始刚度进行参数化分析，在此基础上提出高温下和高温后节点轴压承载力和初始刚度计算公式。主要研究工作如下：
首先，考虑温度、残余变形、球径、钢材型号和加肋等因素设计28个H型钢焊接空心球节点，进行高温下H型钢焊接空心球节点轴压试验，得到节点在轴压荷载作用下的破坏模式，分析了节点在不同工况下的屈服承载力、极限承载力和初始刚度，分析各个参数对轴压承载力和初始刚度折减系数的影响规律。
其次，通过有限元软件ABAQUS建立有限元模型，对高温下节点轴压过程进行数值模拟，与试验结果比较，证明有限元模型准确。分析温度、钢材型号、加肋、球径、球径与壁厚的比值、H型钢高度与球径的比值、H型钢宽度与球径的比值等7个参数对节点轴压承载力和初始刚度的影响，对相关文献中节点常温轴压承载力和初始刚度计算公式进行验证，基于理论分析和参数化分析结果，提出H型钢焊接空心球节点高温下的轴压承载力与初始刚度计算公式。
再次，进行高温后H型钢焊接空心球节点的轴压试验，得到节点经历不同高温和残余变形后在第二次轴压荷载作用下的破坏模式，分析各种破坏模式下的应变发展情况、屈服承载力、极限承载力和初始刚度，得到各个参数对高温后轴压承载力和初始刚度剩余系数的影响规律。
最后，通过有限元软件ABAQUS建立有限元模型，对高温后节点轴压过程进行数值模拟，与试验结果对比，提出考虑试验误差对模拟结果进行折减。对温度、残余变形、钢材型号、加肋、球径、球径与壁厚的比值、H型钢高度与球径的比值、宽度与球径的比值等8个参数进行分析，基于理论分析和参数化分析结果，提出H型钢焊接空心球节点高温后轴压承载力与初始刚度计算公式。
因此，本文对H型钢焊接空心球节点高温下和高温后的轴压力学性能进行试验研究，通过有限元软件对轴压承载力和初始刚度进行参数化分析，在此基础上提出高温下和高温后节点轴压承载力和初始刚度计算公式。主要研究工作如下：
首先，考虑温度、残余变形、球径、钢材型号和加肋等因素设计28个H型钢焊接空心球节点，进行高温下H型钢焊接空心球节点轴压试验，得到节点在轴压荷载作用下的破坏模式，分析了节点在不同工况下的屈服承载力、极限承载力和初始刚度，分析各个参数对轴压承载力和初始刚度折减系数的影响规律。
其次，通过有限元软件ABAQUS建立有限元模型，对高温下节点轴压过程进行数值模拟，与试验结果比较，证明有限元模型准确。分析温度、钢材型号、加肋、球径、球径与壁厚的比值、H型钢高度与球径的比值、H型钢宽度与球径的比值等7个参数对节点轴压承载力和初始刚度的影响，对相关文献中节点常温轴压承载力和初始刚度计算公式进行验证，基于理论分析和参数化分析结果，提出H型钢焊接空心球节点高温下的轴压承载力与初始刚度计算公式。
再次，进行高温后H型钢焊接空心球节点的轴压试验，得到节点经历不同高温和残余变形后在第二次轴压荷载作用下的破坏模式，分析各种破坏模式下的应变发展情况、屈服承载力、极限承载力和初始刚度，得到各个参数对高温后轴压承载力和初始刚度剩余系数的影响规律。
最后，通过有限元软件ABAQUS建立有限元模型，对高温后节点轴压过程进行数值模拟，与试验结果对比，提出考虑试验误差对模拟结果进行折减。对温度、残余变形、钢材型号、加肋、球径、球径与壁厚的比值、H型钢高度与球径的比值、宽度与球径的比值等8个参数进行分析，基于理论分析和参数化分析结果，提出H型钢焊接空心球节点高温后轴压承载力与初始刚度计算公式。