钢结构节点细部强度及受力分析_pdf

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1、结构笔记张超http://www.s-notes.cn结构博客徐珂http://www.jiegoublog.cn1.绪论1.1.项目研究内容采用有限元法对桁架柱脚节点细部和桁架-环梁节点细部进行了以下计算分析：a)柱脚节点、桁架-环梁节点细部强度分析b)柱脚节点、桁架-环梁节点细部变形演算c)柱脚底板与混凝土表面接触分析报告对有限元分析的边界条件、单元选择、网格细化、模型简化、输入数据、计算的应力和变形结果、用到的符号、单位、坐标系、参考文献、材料特性、软件及版本都进行了详细的说明。1.2.报告中使用的单位表1报告中使用的单位名称单位弹性模量MP

2、a泊松比-长度/位移mm质量T密度T/mm3重力加速度(9800mm/s2)mm/s21.3.报告中使用的坐标系本报告中使用的坐标系为整体直角坐标系，如图1所示：筑龙网www.zhulong.com结构笔记张超http://www.s-notes.cn结构博客徐珂http://www.jiegoublog.cn筑龙网www.zhulong.com图1模型整体坐标系1.4.材料参数表2节点的材料参数材料名称Q420σ2πµιν/(N/mm)360结构笔记张超http://www.s-notes.cn结构博客徐珂http://www.jiegoublo

3、g.cnσ2t/(N/mm)420Ε/(N/mm2)2.060E5mµ0.3密度ρ7.85E-9（T/mm3）2.节点连接强度分析2.1.节点细部几何模型柱脚节点、桁架-环梁节点与周围构件组成一个完整的结构体系，这些部位力学响应较为复杂，对结构整体稳定性和刚度有较大的影响。建立节点三维几何模型，采用细部有限元法分析这些节点的连接强度是非常必要的。在进行节点细部连接分析时，根据计算目的，几何模型采用Autocad2006建立，如图2-1和图2-3所示。柱脚节点所包含的部件主要是柱脚底板、柱脚靴板、箱梁加劲板，柱脚锚栓（包含螺帽），除锚栓和下部混凝土以

4、外，其他部件几何均为一体，用以模拟板件之间的焊缝连接。桁架-环梁节点主要包括环梁、竖向腹杆、下斜腹杆、水平弦杆，所有部件均作为一体。筑龙网www.zhulong.com结构笔记张超http://www.s-notes.cn结构博客徐珂http://www.jiegoublog.cn图2-1柱脚节点整体几何模型筑龙网www.zhulong.com结构笔记张超http://www.s-notes.cn结构博客徐珂http://www.jiegoublog.cn图2-2柱脚节点的锚栓几何模型筑龙网www.zhulong.com图2-3桁架-环梁节点整体几

5、何模型2.2.节点细部分析的有限元模型网格划分采用ANSA13.0.2版本，划分网格时，节点基本单元尺寸设置为40~60mm，锚栓与底板接触部位网格尺寸为20mm。表2-1是柱脚节点网格单元数目以及网格质量结构笔记张超http://www.s-notes.cn结构博客徐珂http://www.jiegoublog.cn统计表；有限元求解采用ABAQUS6.9-1版本，其有限元网格模型如图2-3所示。鉴于本次网格划分质量较高，计算中采用的单元类型设置为C3D8I（非协调元），在位移插值函数中增加无内部节点的附加自由度，在单元内部产生作用。对于板件类结

6、构，采用较少层数的单元即可达到较高的分析精度，能有效避免单层缩减积分单元抵抗弯曲变形时的“零能模式”。模型求解过程考虑大位移效应（几何非线性），采用UL（UpdatedLagrange）格式进行迭代，控制流程如下式所示tt()lt+∆tt+∆t()l(K+K)∆u=Q−F(l=0,1,2,...)tLtNLt+∆t上式左端两刚度矩阵项分别由线性应变、非线性应变的转换矩阵和Cauchy应力向量的乘积在单元域内积分，然后集成而成的。右端第二项系统内力向量由线性应变转换矩阵和Cauchy应力矩阵的乘积在单元域内积分，然后集成而成的。式中各项左下标时间变量

7、代表该张量的参考构型。表2-1柱脚节点细部有限元模型的网格组成有限元单元的体单元组成类型数目占单元总数百分比（%）单元总数90819100六面体（8节点）8770596.57五面体（6节点）31143.43网格质量检查结果质量检查参数分布范围占单元总数百分比（%）AspectRatio1～6（好）100(体单元边长比)6～8（较好）0SolidJacobian0.6～1.0（较好）93.37554（雅可比）筑龙网www.zhulong.com20～120（四面体）Internalangle30～120（五面体）99.86（内部角度）30～150（六

8、面体）结构笔记张超http://www.s-notes.cn结构博客徐珂http://www.jiegoublog.cn图