平面K型圆钢管搭接节点有限元参数分析与极限承载力计算公式

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平面K型主圆支方钢管节点力学性能数值分析

第28卷第8期Vol.28 No.8 工程力学2011年 8 月Aug. 2011 ENGINEERING MECHANICS 219 文章编号：1000-4750(2011)08-0219-07平面K型主圆支方钢管节点力学性能数值分析*陈誉1,2，唐菊梅1(1. 华侨大学土木工程学院，福建，泉州 362021；2. 同济大学土木工程学院，上海 200092)摘要：以平面K型主圆支方钢管节点的试验数据为基础，建立有限元参数分析模型，进行了非线性有限元参数分析。

研究揭示了节点受力全过程，破坏模式以及分布规律。

重点考察了支管边长与主管直径比值β、主管的径厚比γ和支管与主管的壁厚比τ对节点极限承载力的影响。

有限元参数分析结果表明：主管的径厚比γ和支管与主管的壁厚比τ对节点极限承载力影响较大，而支管边长与主管直径比值β影响较小；γ和τ值均比较小的节点破坏时支管达到杆件极限承载力，说明节点效率大于1，其它几何参数的节点破坏时支管并没有达到杆件极限承载力即节点效率小于1。

在国际焊接协会中的平面K型圆钢管节点极限承载力计算公式的基础上，应用多元线性回归方法拟合出平面K型主圆支方钢管节点的承载力计算公式；通过公式本身的回归校验和试验结果以及有限元数据的统计分析，证明该文建立的该类节点极限承载力计算公式具有较高精度。

关键词：平面K型主圆支方钢管节点；力学性能；数值分析；极限承载力；计算公式中图分类号：TU392.3 文献标志码：ANUMERICAL SIMULATION AND EXPERIMENTAL VALIDATION OF MECHANICAL PROPERTIES OF UNSTIFFENED K-JOINTS WITHCIRCULAR CHORD AND SQUARE BRACES*CHEN Yu1,2 , TANG Ju-mei1(1. College of Civil Engineering, Huaqiao University, Quanzhou, Fujian 362021, China;2. College of Civil Engineering, Tongji University, Shanghai 200092, China)Abstract: A finite element model simulating the behavior of un-stiffened K-joints with circular chord and square braces was established. Numerical simulation reveals failure process and propagation of plasticity of joints and failure modes. The effect of diameter ratio of branch to chord β, ratio of chord radius to thickness γ, and thickness ratio of branch to chord τon ultimate capacity of the joints was also studied. Parametric analysis indicates that γand τ have large effect on ultimate capacity of joints compared with β. Joints with small γand small τyield completely.Based on the design equation of circular hollow section K-joints by International Institute of Welding, a formula predicting the ultimate capacity of unstiffened K-joints with circular chord and square braces was proposed by applying multivariate regression analysis. Results calculated using the proposed design equations agree well with experimental results and finite element analysis results, so the design equation of unstiffened K-joints with circular chord and square braces was validated.Key words: unstiffened K-joints with circular chord and square braces; mechanical properties; numerical simulation; ultimate capacity; design equation———————————————收稿日期：2011-01-15；修改日期：2011-03-11基金项目：国家自然科学基金项目(51008133)；福建省自然科学基金计划项目(2010J01299)；大连理工大学海岸和近海工程国家重点实验室基金项目(LP0705)；桥梁结构工程交通行业重点实验室开放基金项目(CQSLBF-Z07-1)；泉州市第一批技术研究与开发项目(重点项目)(2009Z48) 作者简介：*陈誉(1978―)，男，湖北荆州人，副教授，博士，硕导，从事钢结构和组合结构方面研究(E-mail: kinkingingin@)；220 工程力学主管采用圆管支管采用方管的钢管桁架由于受力更为合理，故已经逐步应用在越南国家体育场屋盖结构等大跨度结构体系中。

圆钢管K型节点应力集中的有限元分析

圆钢管 K型节点应力集中的有限元分析摘要：通过有限元模拟空心圆钢管K型节点，从而确定关节点的应力集中系数以及K节点沿着焊缝处应力分布情况和极值应力点的位置。

本文通过ANSYS建模研究了节点极限承载力，揭示了节点的破坏机理和破坏模式。

研究了主支管夹角不同时机构应力集中系数的变化。

在管节点疲劳破坏的研究中，应力集中系数(SCF)成为评价其疲劳寿命的重要参数。

关键词：K节点；应力集中系数；有限元分析；疲劳寿命一.钢管应用现状以及所遇到的问题管结构应用于桥梁结构时多以钢管桁架为表现形式。

钢管混凝土 K 型节点是采用桁式拱肋截面的钢管混凝土拱桥最常见的节点型式。

K型管节点也是海洋平台导管架广泛使用的支撑结构。

海洋平台的寿命依赖于管节点的结构整体性。

钢管结构构造存在的问题:结构构件的连接构造有不尽如人意之处。

由于管节点本身的应力集中与焊接缺陷的存在,其在车辆动荷载作用下很容易发生疲劳破坏,管节点的疲劳设计显得十分重要。

在支主管连接的相贯线上，由于焊接残余应力和应力集中现象的存在，交变载荷作用时，很容易引起疲劳裂纹发生和发展，最后导致整个结构承载能力的丧失。

对焊接管结构而言，节点是关键部位，也是整个结构的薄弱环节。

主管和支管相交处周围的刚度分布是不均匀的，这将导致焊缝处存在不均匀的应力分。

这一不均匀应力是由相交曲线的曲率不连续引起的，曲率不连续也导致焊缝区域的应力集中。

沿相交处的峰值应力被称为热点应力目前国内外研究疲劳寿命的方法中最主要的方法就是S-N曲线法;S-N曲线反应了应力幅-S与结构的疲劳寿命-N之间的关系，它建立起了外荷载与结构的疲劳寿命之间的关系，根据对S选取的不同，S-N曲线法又可分为名义应力法和热点应力法。

由于名义应力法有很大的经验性及随意性，因此热点应力法是目前分析钢管焊接节点的疲劳强度的重要方法之一。

二．K型管节点模型的确定图1 结构模型图D为弦杆的直径，d为撑杆的直径，T为主管的直径，t为支管的直径，g为两支管相邻两冠点的距离，θ为支管与主管夹角的度数。

K型圆钢管相贯节点套管加强及承载力研究发表

K型圆钢管相贯节点套管加强及承载力研究1 试验概况1.2 试件设计试验按照支管的直径不同共设计加工了5组足尺试件，每组足尺试件按节点是否套管加强各制作1个试件，共计10个试件，节点试件主管ø100x10,支管ø68x5,支主管均采用常用的Q235B圆钢管，试件的细部设计如图1所示。

试件编号及对应的几何特征参数见表1，试件编号中的TH代表节点套管加强，TN代表节点不采取套管加强。

其中，D、T为主管的直径与厚度，d、t为支管的直径与厚度，其中，q为支管在主管面上的搭接长度，p为搭接支管在主管上沿主管轴线方向的投影长度，α为间隙长度，d1、t1、l1分别为加强套管的直径、厚度与长度。

.图1 K型搭接节点示意图Fig.1 Unstiffened Overlapped CHS K-joints diagram表1 K型搭接节点的几何参数Table 1 Geometrical parameters of Unstiffened Overlapped CHS K-joints试件编号/cL/bL/D/T/d/tα套管规格mm mm mm mm mm mm mmd1*t1*l1mmK-TH01 1200 600 100 10 68 5 23.094 106*4*240 K-TN01 1200 600 100 10 68 5 23.094 —K-TH02 1200 600 100 10 68 5 23.094 107*7*360 K-TN02 1200 600 100 10 68 5 23.094 —K-TH03 1200 600 100 10 68 5 23.094 108*8*480 K-TN03 1200 600 100 10 68 5 23.094 —K-TH04 1200 600 100 10 68 5 23.094 106*9*600 K-TN04 1200 600 100 10 68 5 23.094 —K-TH05 1200 600 100 10 68 5 23.094 110*10*720 K-TN05 1200 600 100 10 68 5 23.094 —1.3 试验方案试验装置系统包含试验试件、支撑架、反力架、测试系统、加载系统，具体如图2、3所示。

钢管极限承载力计算公式

钢管极限承载力计算公式
1.定义及基本原理
极限承载力是指在结构或机构的满足其使用要求的前提下，因恒定剪
切应力达到结构材料或机构零件的极限剪切强度而发生破坏的程度，表征
极限承载力的参数称为极限承载力。

极限承载力的定义不同于安全系数之间的概念，安全系数是用来表征
构件的安全性的参数。

极限承载力是结构的有效负荷能够抵抗设计荷载的
最大强度，只有特殊的情况下，极限承载力才会出现安全系数。

2.计算方法
计算钢管极限承载力的具体方法如下：
（1）确定材料能抗的极限剪应力。

根据钢管壁厚的不同，材料的极
限剪应力也不同，例如，钢管壁厚为φ10mm时，极限剪应力为200MPa；
φ20mm时，极限剪应力为220MPa。

（2）确定极限承载力在不同温度和不同轴向应力状态下的影响因素。

极限承载力受温度影响较大，如温度较高，则其极限承载力也会减小；极
限承载力还受轴向应力状态的影响，即极限承载力在不同轴向应力状态下
的影响。

（3）计算钢管极限承载力。

根据已知的上述几点，可以通过以下公
式计算钢管极限承载力：
S=σs+K2σt+K3σo
其中。

K型搭接节点承载力性能分析及建议公式

通过非线性有限元法计算在不同几何参数条件
下节点的极限荷载。首先保持以下参数不变，即!t = !c = 45 ，#=1 ，g/=-2 ，t=4 ，然后依次改变" 值，从而确定参数" 与节点承载力的关系。由图4 可见，在其他参数不变的情况下，随着支、主管直径比
" 的增大，承载力不断增加，并且增长幅度随着主管的径厚比$ 的增大而增大。并且，可近似认为" 与承载力呈线性关系。
概述空间管桁结构是目前流行的结构形式，它充分
利用了圆管结构构件在抗拉、抗压、抗弯和抗扭曲方面的优良性能，其直接相贯焊接的钢管节点（以下简称相贯节点）具有施工简单、节省材料、外形简洁美观等优点〔1 〕。
相贯节点的强度计算是管桁结构设计中的一个重要方面。在实际荷载作用下，节点的应力状况十分复杂，因此节点强度的确定必须同时考虑由于局部材料进入塑性而引起的物理非线性和节点处管壁变形而产生的几何非线性。近年来，国内学者对管节点方面开展了广泛的研究，但研究多局限于间隙型节点，很少涉及搭接型节点，现行规范对圆管搭接型节点也没有专门的承载力公式。然而在实际的设计施工中，不可避免的会出现搭接型节点。与间隙型节点相比，搭接型节点的受力状况更为复杂，而且承载能力有一定幅度的提高，为此本文对间隙型和搭接型节点极限承载力进行数值分析研究。
0. 3（O）2 ；当O 0 时，<n = 1 ；!为主管最大轴向应 y
力（拉应力为正，压应力为负）。
受拉支管在管节点处的承载力设计值：
Nt
si n = si n
c Nc
t
本文修正公式（1 ）具有以下特点：
（2 ）
1 ）简单：欧洲规范公式完全模拟了承载力随搭接值的变化，虽然精确度很高，但是公式过于复杂，

圆钢管承载力计算公式

圆钢管承载力计算公式
圆钢管的承载力可以使用欧拉公式来计算：
Fcr = (π²EI)/(KL)²
其中，Fcr 表示圆钢管的临界载荷，E是弹性模量，I是截面惯性矩，K是杆的端部条件系数，L是杆的长度。

具体的计算，需要先计算出圆钢管的惯性矩和端部系数，根据杆的长度和弹性模量，即可得到圆钢管的承载力。

需要注意的是，在实际应用中，还需要考虑圆钢管的材质、直径、壁厚等因素，这些因素都会影响圆钢管的承载能力。

因此，需要综合考虑多种因素，才能确定圆钢管的安全承载能力。

空间KK型主方支圆搭接节点的极限承载力分析

对比节点ＫＫ５５、ＫＫ６４、ＫＫ７３的荷载一位移曲线可知，在一０．８，ｒ一０．６，０ｖ一３０％不变的情况下，
ｙ一１Ｏ时的极限承载力约为ｙ一１５时的极限承载力的１．７６倍；ｙ一１５时的极限承载力约为），＝＝＝２０时的极限
由搭接区域沿支管向上扩展，当荷载达到８４．４％Ｐ
口的增大而增加。
３．２参数ｙ对极限承载力的影响
时，在支、主管交汇处的支管壁面已大部分进入屈服，最为明显的是受压支管根部处的主管壁面也已进入塑性；当荷载达到１００％Ｐ时，主管和支管壁面上的塑性区域已经扩展到很大的范围，在受压支管根部，
接支管受压，搭接支管受拉。１．２选取几何参数（１）选定不变参数。主管边长Ｂ＝＝＝３００ｍｍ，主管长度Ｌ— ｌ８００ｒｎｍ，支主管轴线夹角一６０。，两支管平面间夹角一９０。。
３０％、６Ｏ％、９Ｏ％。
收稿日期：２０１３ — ０４ — １９；修改日期：２０１３ —节点仍处于弹性阶段；当荷载达到６０．７％Ｐ时，在支管根部和搭接区域首先出现屈
空间ＫＫ型主方支圆搭接节点的极限承载力分析
原贺军，肖亚明

平面K型圆管节点新的承载力计算公式

尽管规范对已有研究成果进行了归纳和总结，但并非所有问题都已得到完满解决，目前规范或研究中尚存在如下不足或未考虑的影响因素：在有 ①
Ｒｓａｃ，ｉｎｎ２０３，ｈｎ）ｅｅｒｈＪ’ａ５０１Ｃｉａ
文章编号：２３３４２１）４０１—７０５ —７Ｘ（０２０－５５０
ＤＩ１．９９ｊｉｎ０５－７ｘ２１．４０３Ｏ：０３６／．ｓ．２３３４．０２０．０ｓ
平面Ｋ型圆管节点新的承载力计算公式
童乐为，孙建东，陈以一。
ｎｎｉｅｒｒｇｅｓｏｏｌａｅｒｓｉｎｎ
钢管桁架已在国内外结构工程中得到广泛的应用．直接焊接的相贯节点研究中，平面Ｋ型圆钢在对
关键词：Ｋ型圆管节点；间隙与搭接；内隐蔽焊缝；有限元管节点（图１极限承载力的研究成果最为丰见）分析模型；限承载力计算公式；非线性回归极中图分类号：ＴＵ３２３９．文献标识码：Ａ
虑两支管搭接顺序和内隐蔽部分焊缝是否焊接等影响因素，Ｋｊｉｔ，ｎｌｕｔｂｅｆｒｔｅＫｊｉｔｗｉｉｅｅｔ — ｎｓａｄａｓｓｉｌｏ－ｎｓｔｔｄｆｒｎｏｏａｈｏｈｗｏｆ
ｒｃｓａｄｓｊｔｄｔａｘａｆｃｔｅｃｏｄｕｅｏｌｏｎ并得到了试验验证，适应性良好．用该模型，４类圆管Ｋ应对ｂａｅｎｂｃｅｎａｉｒｅｉｈｈｒ．

按理论公式计算地基极限承载力

按理论公式计算地基极限承载力按理论公式计算地基极限承载力2010-04-1709:58地基的极限承载力pu是指地基发生剪切破坏失去整体稳定时的基底压力，地基承受荷载的极限压力。

将地基极限承载力除以安全系数K，即为地基承载力的设计值。

求解地基的极限承载力的途径有二:一是用严密的数学方法求解土中某点达到极限平衡时的静力平衡方程组，以求得地基的极限承载力。

此方法过程甚繁，未被广泛采用。

二是根据模型试验的滑动面形状，通过简化得到假定的滑动面，然后借助该滑动面上的极限平衡条件，求出地基极限承载力。

此类方法是半经验性质的，称为假定滑动面法。

不同研究者所进行的假设不同，所得的结果不同，下面介绍的是几个常用的公式。

7.3.1普朗德尔公式普朗德尔(Prandtl,1920)根据塑性理论，导得了刚性冲模压入无质量的半无限刚塑性介质时的极限压应力公式。

若应用于地基极限承载力课题，则相当于一无限长、地板光滑的条形荷载板置于无质量(γ=0)的地基表面上，当土体处于极限平衡状态时，塑性区的边界如图7-3所示(此时基础的埋置深度d=0，基底以上土重q=γd=0)。

由于基底光滑，Ⅰ区大主应力σ1为垂直向，其边界AD或A1D为直线，破裂面与水平面成45°+φ/2，称主动朗肯区。

Ⅲ区大主应力σ1为方向水平，其边界EF或E1F1为直线，破裂面与水平面成45°-φ/2，称被动朗肯区。

Ⅱ区的边界DE或DE1为对数螺旋线，方程为r=r0exp(θtan φ)，式中。

取脱离体ODEC(见图7-4)，根据作用在脱离体上力的平衡条件，如不计基底以下地基土的重度(即γ=0)，可求得极限承载力为(7-8)其中Nc=(7-9)式中Nc--承载力系数，是仅与φ有关的无量纲系数;c--土的粘聚力(kPa)。

如果考虑到基础有一定的埋置深度d(见图7-3),将基底以上土重用均布超载q(=γd)代替，赖斯纳(Reissner,1924)导得了计入基础埋深后的极限承载力为(7-10)其中(7-11)(7-12)式中Nq--是仅与φ有关的又一承载力系数。

K型钢管-板节点的极限承载力研究

７６
东北电力犬学学报
第３８卷
图６试验中点３破坏时的图片
７『Ｉ５艮冗１］３破坏【ｊ１Ｊ的变形云图
一
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图８点板的关键测
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１有限元分析模型
１．１材料性能与网格划分本文应用有限元软件ＡＮＳＹＳ对Ｋ形管一板节点的极限承载力进行了非线性有限元模拟和分析，用
三维实体单元ＳＯＬＩＤ９２进行建模和计算ｍ］．本文所建立的管一板节点模型，钢管和节点板均采用Ｑ３４５
支管直径ｄ＝２１９ｍｍ、受拉支管与主管间夹角０＝６４。；端部和中部加劲板厚度ｔ＝１０ｍｍ、端部加劲板
宽度＝９０ｍｍ、中部加劲板宽度＝２４０ｍｉｌｌ、端部和中部加劲板环角０＝６０。．
Ｋ型管一板节点的有限元模型中主管左侧按固定支座考虑，右侧按沿主管轴向有位移的滑动支座
１０节点２试验ｊ有限元的臆变一荷载曲线对比
东北电力大学学报
第３８卷
钢材，＝３４５ＭＰａ（抗拉强度标准值），弹性模量Ｅ＝２．０６￣１０Ｎ／ｍｍ，泊松比０．３．考虑大变形和材料非线性，材料的本构关系采用多线性等向强化模型… ，如图ｌ所示．为简化分析过程，遵循ＶｏｎＭｉｓｅｓ屈服

平面K型主方支圆钢管搭接节点承载力参数分析

摘要：采用ＡＮＳＹＳ非线性有限元法，对主方支圆Ｋ型搭接节点的搭接率０、支主管径宽比、支主管厚度比ｒ、主管宽厚比７及支主管夹角０等几何参数关于此类节点极限承载力的影响进行数值分析，得到Ｏｖ — Ｐ、ｐＰ、ｒＰ、Ｐ、争Ｐ的关系图．研究表明，不论是贯通支管受拉还是受压，各参数与承载力的关系在隐藏焊缝焊接与不焊接情况下总体变化趋势是一致的；隐藏焊缝焊接节点的承载力高出隐藏焊缝不焊接的节点１Ｏ左右；髓着参数Ｏｖ、、ｒ的增加，节点的极限承载力呈线性增加；随着参数０的增加，节点的极限承载力呈下降趋势；各参数中，搭接率是影响隐藏焊缝焊接与否的关键参数．
ｐｌｙｒａｔｉｏｏｆｃｈｏｒｄａｎｄｂｒａｃｅ７，ａｎｄａｎｇｌｅｂｅｔｗｅｅｎｂｒａｃｅａｎｄｃｈｏｒｄ０ｏｆｏｖｅｒｌａｐｐｅｄＫ－ｊｏｉｎｔｓｏｎｓｔｅｅｌ－ｔｕｂｕｌａｒｆｒａｍｅｗｉｔｈｓｑｕａｒｅｃｈｏｒｄｓａｎｄｃｉｒｃｕｌａｒｂｒａｃｅｓｏｎｕｌｔｉｍａｔｅｂｅａｒｉｎｇｃａｐａｃｉｔｙｏｆｓｕｃｈｊｏｉｎｔｓｗａｓａｎａｌｙｚｅｄｎｕ —
ｌａｐｐｉｎｇｒａｔｉｏ０ｖ，ｄｉａｍｅｔｅｒ－ｔｏ－ｂｒｅａｄｔｈｒａｔｉｏｏｆｃｈｏｒｄａｎｄｂｒａｃｅ，ｂｒａｃｅ－ｔｏ－ｃｈｏｒｄｐｌｙｒａｔｉｏｒ，ｄｉａｍｅｔｅｒ－ｔｏ－

圆钢管空间KT型相贯节点极限承载力分析.

圆钢管空间KT型相贯节点极限承载力分析【中文摘要】空间KT型相贯节点是三角形钢管桁架结构体系中一种常见的节点形式,现行《钢结构设计规范》GB50017-2003还不能解决此类节点的设计题目。

本文考虑材料非线性和几何非线性,采用ANSYS有限元程序对空间KT型圆钢管相贯节点进行了有限元分析。

本文的主要研究内容如下:①利用ANSYS软件建立空间KT型节点有限元模型,通过对不同计算模型的分析结果的对比确定合适的计算模型。

②与平面节点相比,空间效应(荷载效应、几何效应)对空间节点极限承载力的影响不可忽略。

因此,首先探讨了空间效应对KT型节点承载力和受力性能的影响,得出了T支管与K支管在节点处的承载力(考虑T支管受拉、压两种情况)相关曲线,及支管轴力比m对节点极限承载力的影响。

③研究了空间KT型节点的破坏模式,对其进行了进一步分类,并根据分类选取有代表性的支管轴力比m分别探索了各加载阶段节点变形、节点应力和塑性区分布规律等重要受力性能。

④分析KT型节点极限承载力随主管径厚比γ、支管与主管外径比β以及T支管与K支管横向夹角φ等参数变化的规律;同时,针对不同的支管轴力比m分别还研究了主管轴压应力n对节点极限承载力的影响。

分析表明,除φ外,其余参数对节点极限承载力的影响均较为明显;主管受轴压时节点极限承载力下降,其降低程度可按本文建议的φn来计算;节点破坏时支管的极限荷载是相互关联的,其相关关系可参考本文建议公式。

⑤通过与现行规范GB50017-2003中平面节点公式的比较分析,提出了圆钢管空间KT型相贯节点极限承载力设计值的建议公式。

');【Abstract】 Multiplanar CHS KT-joint is one of the typical joint configurations in space tubular truss with triangular section. However, the present code GB50017-2003 can not figure out the design of these joints. Finite element analysis of ultimate capacity of multiplanar CHS KT-joints is carried out with ANSYS program in this ***, which takes geometric and material nonlinearity into consideration.The main research content in this article is as follows.①First, the models of multiplanar CHS KT-joints are established by using ANSYS program.Through comparative analysis of different models t he appropriate model is established.②Compared with uniplanar joints, space effect, which include the load effect and geometric effect, is an extra and important factor influenced the ultimate capacity of multiplanar joints and can’t be ignored. So the influence of the space effect on the ultimate capacity of KT-joints is studied by FEM. And the intersection curves of the ultimate capacity of T branch and K branch are obtained. Also the influence of the axial force ratio of T branch to K branch on the ultimate capacity of KT-joints is studied.③Finally the failure modes of multiplanar CHS KT-joints are discussed, and the detailed classification is given. Also the history of node displacement, node stress and plasticity spread with loading of different m isdes cribed.④The effect laws of the parametersγ,βandφto theultimate capacity are depicted. Meanwhile the influence of compressed stress ratio in chord n on the ultimate capacity of different m is studied. It shows the influence of all parameters exceptφon the ultimate capacity is obvious. While the chord is compressed, the ultimate capacity decreases, this *** suggestφn could be used to calculate the decreased degree. While KT-joint destroy, the ultimate capacities of branches are interdependence, their relationship could refer to the formula proposed in this ***.⑤Compared with the results got from the formulas of uniplanar joints in code GB50017-2003, the formula of multiplanar CHS KT-joints which can be used in design is propose.。

平面K型圆钢管搭接节点有限元参数分析与极限承载力计算公式

(a) 试验破坏情况 (b) 有限元模拟图 4 节点的破坏模式
Fig14 Failure mode of the joint
21212 腹杆轴力2腹杆与弦杆管壁相对变形图图 5 给出了部分试件腹杆轴力2腹杆与弦杆管壁
相对变形的试验曲线和有限元计算曲线 ,其中纵坐标为腹杆轴力 ,横坐标为沿腹杆轴线方向的腹杆2弦杆相对变形。变形以弦杆管壁突出为正 ,凹进为负。弦杆相对变形已经扣除腹杆轴力引起的腹杆弹性变形。可见 : (1) 弧长法和牛顿2拉普森法均可良好地计算节点的极限承载力 ,但前者还可较好地模拟节点的变形全过程 ; (2) 有限元分析结果略小于试验值。 21213 节点极限承载力
这是因为在01921130之间的节点数量占74说明此时腹杆的搭接对节点极限承载力的提高较为明显值的情况下搭接节点的两腹杆可有效传递彼此之间的内力11191167之间腹杆的搭接对节点极限承载力的提高非常明显ov0140172001401401930110016014的情况贯通腹杆受拉的节点极限承载力略微大于贯通腹杆受压的节点极限承载力情况下前者可能会小于后者值较大值较小时最大可以降低16cw相比出现局部破坏模式的节点减少2o分布图2o分布图twcwcncwtw2ov分布图cw2ov分布图搭接顺序和内隐蔽部分焊接与否对节点承载力的影响fig18loadinghierarchyhiddenweldabsencejointultimatecapacitynu0分布直方图fig17histogramnunu0differentvalue312其它类型搭接节点的参数分析cw型搭接节点有限元参数分析的基础上工程中常用的cntn型节点进行参数分以考察腹杆搭接顺序以及内隐蔽部分焊接与否对节点破坏模式和极限承载力的影响31211几何参数为便于对比在选取节点模型几何参数时60变化的几何参数主要包括ov详见表tn型搭接节点所有参数均处于工程常用范围31212搭接顺序对极限承载力的影响3431213内隐蔽部分不焊接对极限承载力的影响cncw型搭接节点相比各破坏模式的比例未发生太多改变tw型相比出现局部破坏模式的节点增多

圆钢管并联K型搭接节点与K型节点承载力对比分析

＝
ｄＤ）为主管的外径与主管的壁厚之比（Ｄ／，Ｙ＝／）丁为支管的壁厚与主管壁厚的之比（ｔｒ，，丁＝／）
为支管与主管轴线之间的夹角，为支管与并联主管所在平面的垂直面的夹角，又称平面外角。
０，．对并联Ｋ型搭接节点极限承载力影响和对Ｋ型
搭接节点的极限承载力－的影响特点非常相似。３
当丁＝１时，即主管壁厚与支管壁厚相等的时候，节
图１圆钢管并联Ｋ型搭接节点外观
点的极限承载力随着搭接率的增大而增大，是在但
摘
要：圆钢管并联Ｋ型搭接节点是一种用在空间结构中新型节点形式，采用ＡＳＳ有限元软件对圆钢管并联ＮＹ
Ｋ型搭接节点进行了数值分析，为了简化分析，没有考虑杆件偏心（规范中指出当节点为允许范围内偏心构造时，节
点的受拉弦杆及腹杆设计可以忽略此偏心）仅考虑了材料非线性和几何非线性，，考察了这种节点的破坏模式、节点的变形过程、应力和塑性区的分布规律等重要的受力性能，析了节点承载力的主要影响参数和这些参数对极限承分载力影响的关系曲线，将并联Ｋ型节点的有限元结果与平面Ｋ型节点的有限元结果和国内规范提出的Ｋ型节点设计公式进行了对比，提出了一些设计建议。
节点中连接两个主弦杆的连杆并没有主动受力，所
以它对主弦杆的影响是有限的。因此，虑并联Ｋ考型节点的极限承载力的时候，以将它简化为两个可平面Ｋ型节点，也是比较容易接受的。这

K型圆钢管搭接节点极限承载力研究

图" 1230 "
支管局部屈曲破坏模式
个属于支管局部屈曲破坏模式的 & 型搭接节点中。搭接率 !* / +,’ 的搭接节点有 " 个，占该破坏模式总量占该破的 +,’ 。搭接率 !* / #,’ 的搭接节点有 - 个，坏模式总量的 ",’ 。搭接率 !* / -,’ 的搭接节点有个，占该破坏模式总量的 #,’ 。按搭接率变化的规律来看，搭接率高的节点出现支管局部屈曲破坏模式的情况比搭接率低的节点要多。产生这种现象的主要原因是随着搭接率的增高，支管的轴向荷载更多地在支管之间直接传递，以及搭接率的增加使得支管端部构
表#
几何参数 # $ % &* 9( : #9 9( : "9;
够反映出部分搭接节点极限承载力的提高，却不能全面地反映支管搭接率以及各几何参数对搭接节点极限承载力的影响。为了更清楚了解 $ 型圆钢管搭接节点的受力性能及破坏特征，本文对该类节点进行了非线性有限元分析，总结了 $ 型搭接节点破坏模式和极限承载力随搭接率以及各几何参数变化的规律，供广大工程设计人员参考。
OH2 30%-J $* %)0,G(02 E2(&,’. 1(D(1,0J $* $C2&)(DD2- LM/ NIF$,’03
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平面KK型相贯节点极限承载力有限元分析

总754期第二十期2021年7月河南科技Henan Science and Technology平面KK型相贯节点极限承载力有限元分析王旭龙王祎宾董罗超丁思卿（华北水利水电大学土木与交通学院，河南郑州450045）摘要：为分析几何参数对平面KK型方管相贯节点极限承载力的影响，本文采用ANSYS软件对节点进行静力学计算，系统地分析了节点的破坏模式以及几何参数对节点极限承载力的影响。

研究结果表明，节点的破坏模式主要为主管塑性破坏和主管与支管的联合塑性破坏；节点的极限承载力随着参数β、τ的增大而提高；节点的极限承载力随着参数2γ的增大而减小；节点的极限承载力随着参数θ的减小而增大。

关键词：钢结构；破坏模式；有限元分析；平面KK型相贯节点；变化规律；极限承载力中图分类号：TU392.3文献标识码：A文章编号：1003-5168（2021）20-0037-03 Finite Element Analysis of Ultimate Bearing Capacity of PlaneKK-shaped Intersecting JointsWANG Xulong WANG Yibin DONG Luochao DING Siqing（School of Civil Engineering and Communication,North China University of Water Resources and Electric Power，ZhengzhouHenan450045）Abstract:In order to analyze the influence of geometric parameters on the ultimate bearing capacity of plane KK-shaped square tube intersecting joints,this paper uses ANSYS software to perform static calculations on the joints, and systematically analyzes the failure modes of the joints and the influence of geometric parameters on the ultimate bearing capacity of the joints.The research results show that the failure modes of the joints are mainly the plastic failure of the main pipe and the combined plastic failure of the main pipe and the branch pipe;the ultimate bearing capacity of the node increases with the increase of the parametersβandτ;the ultimate bearing capacity of the node decreases with the increase of the parameter2γ;the ultimate bearing capacity of the node increases with the decrease of the parameterθ.Keywords:steel structure;failure mode；finite element analysis；plane KK-type intersecting joint；variation law；ultimate bearing capacity近年来，随着建筑业的发展，钢管桁架结构在工程中的应用越来越广泛。

平面K型圆钢管混凝土桁架节点力学性能分析

科研开发
平面Ｋ型圆钢管混凝土桁架节点力学性能分析＊
郑莲琼
（建工程学院土木工程系，州３００）福福５１８摘要：用有限元分析软件ＡＡＱ采Ｂｕｓ对Ｋ型圆钢管混凝土节点与空钢管节点进行计算分析，较两者破坏形比态的差别，对Ｋ型圆钢管混凝土节点各种可能的破坏模式进行分析。在此基础上，析支管外径与主管外径比并分
ＣＦＳ，ｓｃｓｔｅｄａｔｒｒｔｆｄａｏａｕｅａｄｃｏｄｔｂＴｕｈａｈｉｍｅｅａｉｏｉｇｎｌｔｂｎｈｒｕｅ口，ａｇｅｂｔｅｉｇｎｌａｄｃｏｄ，ａｉｌｌａｏｎｌｅｗｅｎｄａｏａｎｈｒｘａｏｄ
ｌｖ１ｏｆｃｏｒｒｅｅｔｄ．ｅｅｈｄａｅｐｒｓｎｅ
ＫＥＷＯＲＤＳｃｎｒｔ－ｉｅｔｅｔｂｓＹ：ｏｃｅｅｆｌｄｓｅｌｕｅ；Ｋ— ｉｔａｌｒｄ；ｕｔｍａｅｂａｉｇｃｐｃｔｌｊｎ；ｆｉｅｍｏｅｌｉｔｅｒｎａａｉｙｏｕ
ＡＢＴＳＲＡＣＴｈａｌｒｄ｛ｊｉｔｆｃｎｒｔ—ｉｅｉｃｌｒｓｅｌｕｕａＣＦＴ）ｔｕｓｉｏａｅｔｈｔＴ：ｅｆｉｅｍｏｅ０Ｋ—ｏｎｓｏｏｃｅｅｆｌｄｃｒｕａｔｅｂｌｒ（ＳｕｌｔｒｓＳｃｍｐｒｄｗｉｔａｈ

平面K型圆管相贯节点承载力的有限元分析

平面Ｋ型圆管相贯节点承载力的有限元分析
张宏潘颖马春港谭志昊
上海工程技术大学机械工程学院，上海２０１６２０
ＦｉｎｉｔｅＥｌｅｍｅｎｔＡｎａｌｙｓｉｓｏｆＢｅａｒｉｎｇＣａｐａｃｉｔｙｏｆＰｌａｎａｒＫ－Ｊｏｉｎｔｓ
ａｒｅｐｒｏｐｏｓｅｄ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ
Ｄ０１：１０
．
～
ｐｌａｎａｒＫ— Ｊｏｉｎｔｓ；ｎｏｎｌｉｎｅｒａｉｆｎｉｔｅｅｌｅｍｅｎｔｎａａｌｙｓｉｓ；ｕｌｔｉｍａｔｅｂｅａｒｉｎｇｃａｐａｃｉｔｙ
中国科技信息２０１３年第２２期・ＣＨＩＮＡＳＣＩＥＮＣＥＡＮＤＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹＩＮＦＯＲＭＡＴＩＯＮＮｏｖ．２０１３
工程科技

基金项目：上海工程技术大学大学生创新训练项目（ｃｘ１３０１００４）
Ａｂｓｔｒａｃｔ
ＴｈｅｍｏｄｅｌｉｎｇｏｆｐｌａｎａｒＫ — ｊｏｉｎｔｓｉｓｕｔｉｌｉｚｅｄｂｙｔｈｅｇｅｎｅｒａｌＦＥＭｓｏｆｔｗａｒｅＡＮＳＹＳ．Ａｃｃｏｒｄｉｎｇｔｏｔｈｅｂａｓｉｃｔｈｅｏｒｙｏｆｎｏｎｌｉｎｅａｒｉｆｎｉｔｅｅｌｅｍｅｎｔａｎａｌｙｓｉｓ，ｉｆｎｉｔｅｅｌｅｍｅｎｔｇｒｉｄｓｏｆｈｅｔｊｏｉｎｔ

平面KT型圆钢管搭接节点有限元参数分析与承载力公式研究

平面KT型圆钢管搭接节点有限元参数分析与承载力公式研究陈昆鹏;李刚
【期刊名称】《城市道桥与防洪》
【年(卷),期】2022()6
【摘要】采用有限元软件,通过合理选用边界条件、加载方式、单元形状与类型、材料以及其几何非线性模型等建立有限元模型,以文献[1]试验结果为基础,验证了模型的可靠性.参数化分析结果表明:被搭接支管受压时,其隐蔽部分是否焊接对节点承载力影响不大;被搭接支管受拉时,隐蔽部分是否焊接对节点承载力有较大影响.几何参数β(支管主管直径比)、γ(主管径厚比)对平面KT型圆钢管搭接节点承载力有显著影响,且β、γ的值对节点承载力也相互影响.γ较小时,τ对节点承载力有显著影响,γ较大时,τ对节点承载力影响不大.搭接率Ov对节点承载力影响不显著.利用多元线性回归分析技术,对有限元参数化分析结果进行回归分析,得到平面KT型圆钢管搭接节点承载力参数公式.最后,从适用性、安全性、连续性等方面验证了参数公式的可靠性.
【总页数】7页(P207-213)
【作者】陈昆鹏;李刚
【作者单位】中国市政工程中南设计研究总院有限公司
【正文语种】中文
【中图分类】U441.5
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