T形接头承载能力有限元分析
梁柱T型钢连接节点有限元分析
高强 螺栓 相连 ， 柱腹 板 上 设 置加 劲 肋 ， 置 与梁 钢 位 翼缘 平齐 ， 度 为 １ 厚 ２ｍｍ； 端 加载部 位 设置 加劲 梁 肋 ， 度 为 １ 厚 ２ｍｍ， 点 分 布 如 图 ２所 示 ． 节 所有 螺
连接、 刚性 连 接 和 半 刚 性 连 接［ ． 了 简 化 计 算 ， １为 ］ 在 传统 钢框 架 设 计 中 ， 定 梁 柱 连 接 是 理 想 刚 接 假
或 理想 铰接 ． 而在 实 际工 程 中 ， 用 的各 梁 柱 连 接 使
节 点所具 有 的刚 度均 介 于理 想 铰 接 与完 全 刚 接 的 极 端情 况之 间 ， 即半 刚性 连 接． 刚 性连 接 的形 式 半
：
ｆ Ｉ ０ ０ ２
Ｉ 慝
ＩＩ ｂ Ｏ
Ｔ 型钢 连接 为 面 一面 接 触 ， 采用 接 触 对单 元 ，
即 Ｔ ｒ ｅｌ ０和 Ｃ ｎａ ｔ７ 、 型钢翼 缘和腹 板 的 ａｇ ｔ７ ｏ ｔｃ１ ４ Ｔ
图 Ｉ 连接 节 点 示 意 （ 单位 ： ｍｍ）
Ｆ ｇ １ Ｓ ｅ ｃ ｐ ｏ ｏ ｎ ｃ ｉｎ （ ｎ ｔ ｍｍ） ｉ ． ｋ ｔ ｈ ｍａ ｆｃ ｎ ｅ ｔ ｓ ｕ ｉ ： ｏ
钢结 构住 宅 的 梁 柱 连 接 分 为 ３种 类 型 ： 性 柔
连接 的柔度 问题 ． 了 给半 刚性 连 接 设 计 提供 数 为 据 和资 料 ， 国 、 美 加拿 大 和英 国 的一 些 学者 对 梁 柱
半 刚性 连接 节点 的弯 矩 一转 角 曲线 进行 了分 析 和 研 究． 随着 高 强 度螺 栓 开始 普 遍 地 应 用 于 实 际 工 程， 陈惠 发 ［ 弄 清 了 常规 半 刚 性 梁 柱 连 接 的 性 能 ３ ］ 特 征和 工作 机 理 ， 为半 刚性 连 接 的研 究 作 出 了重 大 贡献 ． 目前 ， 刚性 连接 在 中 国实 际工 程 中应 用 半 较 少 ， 且 国 内、 规 范 对 半 刚 性 连 接 的 设 计 计 而 外
缝合复合材料t型接头拉伸载荷 下的有限元数值模拟
缝合复合材料t型接头拉伸载荷的有限元数值模拟1. 引言在工程设计中，了解结构在不同载荷下的性能是至关重要的，特别是对于复合材料结构。
复合材料由多种材料组合而成，具有轻量、高强度和高刚度的特点，因此在航空航天、汽车和建筑工程等领域得到广泛应用。
本文将基于有限元分析的方法，研究并模拟缝合复合材料t型接头在拉伸载荷下的性能。
2. 有限元分析概述有限元分析是一种广泛应用于结构工程和材料科学中的数值方法，通过将结构离散化成小的有限元单元，计算每个单元的位移和应力，进而评估和预测整个结构的行为。
有限元分析的过程包括建立几何模型、划分网格、定义材料性质和加载条件、求解方程、计算位移和应力。
3. 模型建立在进行有限元分析之前，需要将t型接头的几何模型进行建立。
根据任务名称，我们需要模拟缝合复合材料t型接头在拉伸载荷下的性能。
根据实际情况，可以选择合适的软件工具进行建模，如ANSYS、ABAQUS等。
首先，根据t型接头的几何形状，建立三维模型。
可以使用CAD软件绘制并导入有限元分析软件中。
然后，对模型进行网格划分，将复材料分割为小的有限元单元，以便对其进行计算。
在进行有限元分析之前，需要定义材料的性质。
复合材料通常由纤维和基体组成，其性质包括纤维的强度、弹性模量，基体的强度和弹性模量等。
根据实际情况以及试验数据，确定材料的性质参数，并输入到有限元分析软件中。
最后，定义加载条件。
根据任务名称，我们需要模拟拉伸载荷下的性能。
可以通过施加一定的拉伸载荷，在有限元模型上进行加载。
加载可以分为静态和动态两种方式。
选择加载方式后，按照相应的参数进行加载条件的定义。
4. 模拟和结果分析完成模型建立后，可以进行有限元数值模拟。
根据模拟结果，我们可以获得t型接头在拉伸载荷下的应变和应力分布。
通过分析这些数据，可以得出关于接头性能的结论，如强度、刚度和破坏模式等。
可以通过在不同位置提取应变和应力数据的方法，观察不同部位的变化情况。
可以比较不同材料的性能差异，如不同纤维或基体材料的拉伸性能。
文献翻译——CHS-板角焊缝T型接头的有限元应力集中系数概要
CHS-板角焊缝T型接头的有限元应力集中系数S. Kréanski* — G. Turkalj（里耶卡大学工程学院工程力学系，里耶卡，Vukovarska 58）摘要:各种机械部件的疲劳寿命分析，受多种因素影响。
但是，在焊接组件的情况下，影响这些结构类型的疲劳寿命的额外的变量，JElitigue分析可以甚至更具挑战性的。
许多这些产生影响水平的应力集中的因素在组件中发生的。
因此，确定这些应力集中是正确计算疲劳寿命最重要的。
本文中对角焊缝的T形接头进行建模，有限元法和有限元网格分析。
网格模型根据IIW建议及来自其他作者的实验数据和一个简单的解析解的成果进行了比较。
由有限元模型分析计算的应力集中系数被认为是高于那些从实验数据插值，但与不同管壁厚度和不同的负载更一致的值。
1简介各种机械部件的疲劳寿命分析是一项复杂而艰巨的任务。
这是受全局和局部的几何形状，材料，加载类型等诸多因素的影响。
在焊接元件的情况下，疲劳分析可以甚至远远更具挑战性的，因为在这些结构类型下有许多影响疲劳的变量。
当确定给定组件以及前面提到因素的应力集中，必须考虑到残余应力，局部变化的几何形状，材料的局部变化等等。
在这些挑战下，研究人员对准确测定焊接构件的应力集中和疲劳寿命开发新的以及更好的方法和程序已经做了很多的努力。
在发展中所包含的国家或国际标准，他们的努力促成了如确定疲劳的方法的多样性，例如，“欧洲规范”标准[2]，“IIW焊接接头和组件的疲劳设计建议”[3] 等等。
这些方法通常通过确定的几何形状和负载的类型，然后将其在一个与相应的SN曲线的预定类中来评估疲劳寿命。
随后，疲劳寿命是由SN分析手算的名义应力的联合。
这种方法的问题是，有时，不管有多少不同类别的关节之类的共同标准，不能很容易地确定。
在这种情况下，焊接接头类的一个错误的选择可能导致所在计算的疲劳寿命的一个显着错误。
为了尽量减少这个问题的发生，新的合资类型和新的类通常被添加到标准，使各种焊接接头的分类可以更容易[4,5]。
矩形钢管混凝土T型受压节点受力性能的有限元分析
凝 土 Ｔ 型 受 压 节 点 荷 栽 一 变形 关 系 曲线 进 行 计 算 ， 算 曲 线 与 试 验 曲 线基 本 吻 合 ， 对 矩 形 钢 管 混 凝 土 Ｔ 型 受 压 计 并
维普资讯
尧 国 皇 ， ： 形 钢 管 混 凝 土 Ｔ 矩
矩 形 钢 管 混 凝 土 Ｔ型 受压 节 点 受 力性 能 的
有 限 元 分 析
尧 国皇 宋 宝 东 黄 用 军 谭 伟
Ｙ ｏＧｕ ｈ ａ ｇ Ｓ ｎ ａ ｄ ｎ Ｈ ａ ｇ Ｙ ｎ ｊｎ Ｔ ｎＷｅ ａ ｏ ｕ ｎ ｏ ｇＢ ｏ ｏ ｇ ｕ ｎ ｏ ｇｕ ａ ｉ
（ ＣｈｉａＣｏ ｔｕ ｔｏ （ ｈ ｎ ｈｅ ｎ ｎｓｒ ｃｉｎ Ｓ ｅ ｚ ｎ）Ｄｅ ｉｎ Ｉ ｅ ｎ ｔｏ ａ Ｓ ｅ ｚ ｎ ５ ８ ３３ ｓｇ ｎｔｒ ａ ｉｎ ｌ ｈ ｎ ｈｅ １ ０ ）
ｓ ｆ ｗａｒ ｏｔ ｅ，ａ ｈｅ ｃ ｌｕｌ ｅ ｃ ｒ ｅ ａ ｒ ｅ ｇｅ ｒ ｌｙ ｗ ｉｈ ｔ ｅ ｐｅ ｉ ｅ ａ ｎｅ ｎｄ ｔ ａｃ ａｔｄ ｕ ｖ ｓ ｇ ｅ ｎｅ ａ ｌ ｔ ｈｅ ｘ ｒｍ ｎｔ ｌｏ ｓ， ｔ ｎ ａ ｌ ｉ ｌａ ｄｅｏｒ ａ ｉ ｎ ｈｅ ｎａｙｓｓ ｏｆ ｏ ｄ— ｆ ｍ ｔｏ
采 用 有 限 元 软 件 ＡＮＳ ＹＳ对 其 工 作 性 能 进 行 了计 算， 计算 结 果与 试验 结果 吻合 较好 。同时 文献 Ｅ ］ ｓ 也 提 出 了矩形 钢 管混 凝 土 受 压 节 点 的设 计 方 法 ， 关 有 研究 成 果被 形钢 管混 凝土 结构 技 术规程 ） Ｃ Ｃ 矩 ） Ｅ Ｓ （
钢结构梁柱T型连接节点力学性能分析
钢结构梁柱T型连接节点力学性能分析钢结构梁柱T型连接节点是一种常用的连接方式，广泛应用于建筑和桥梁等领域。
在设计过程中，对该连接节点的力学性能进行分析至关重要，可以确保节点在使用过程中的稳定性和安全性。
本文将从节点的受力特点、节点的承载能力和节点的破坏机制三个方面进行力学性能的分析。
钢结构梁柱T型连接节点的力学性能受节点的受力特点影响。
在节点的受力过程中，主要包括节点受压、受拉和剪切力的作用。
节点受压和受拉力由梁或柱传递给节点，而剪切力则是由横接梁产生的。
在节点内部，通过加强筋和螺栓等连接件来承载这些受力。
因此，节点的力学性能取决于节点的材料性能和连接方式，并需要满足相应的安全强度和刚度要求。
节点的承载能力是指节点能够承受的最大力。
要分析节点的承载能力，需要考虑节点内部的受力传递机制和材料的强度。
节点内部的受力传递机制是材料的刚度和弹性恢复能力的体现，而材料的强度决定了节点的破坏载荷。
节点的承载能力可以通过计算和试验来确定。
在计算过程中，可以使用有限元分析等方法，考虑节点内部的应力分布和应变变化。
在试验过程中，可以通过加载试验来模拟实际工况，测试节点的承载能力。
节点的破坏机制也是分析节点力学性能的重要方面。
节点的破坏主要包括连接件破坏和节点整体破坏两种情况。
连接件破坏是指连接件的强度不足导致螺栓的断裂或剪切带的形成。
节点整体破坏是指节点柱或梁的破坏，通常是由于节点承载能力不足或材料疲劳引起的。
在进行节点的力学性能分析时，需要考虑连接件和节点本身的破坏机制，并采取相应的措施来提高节点的抗震性能和破坏韧性。
综上所述，钢结构梁柱T型连接节点的力学性能分析涉及节点的受力特点、节点的承载能力和节点的破坏机制。
通过对节点的力学性能进行分析，可以有效提高连接节点的设计和施工质量，确保节点在使用过程中的稳定性和安全性。
在实际工程中，应根据具体的工况和要求，选择合适的节点连接方式和优化的设计方案，以确保节点的力学性能满足工程的需求。
T型钢管节点抗冲击机理有限元分析
著 Ｊ。但是 ，这种影响仅局 限在受 到 冲击 后变 形严重 的主管与 支管相贯 区域 ，钢材应 变率 敏感性 造成对 管节 点造成 的综 合影 响 相 对 有 限 。
２．１ 应 变 时程 曲 线 分 析 有 限元 计 算 得 到 的 各 试 件 表 面 各 测 点 的应 变 可 知 ：计
这个水平的应变率 已经足够对钢材 的动态屈 服强度产生显 著的增强作用 。可以看 出不 同的位置的点 的应变率 的形状大 致相同 ，在 冲击 开始后逐 渐达 到峰值 ，然后 随着 的冲击 的结束 降 低 为 零 。 应 变 率 峰 值 的 出 现 意 味 着 这 一 点 的 变 形 最 为 剧 烈 。不 同位置的点的应变率达到峰值 的时 间各 不相 同，冲击开始后 ，鞍 点和冠点 的应 变率首先 达到 峰值 ，然后 截 面曲率最 大处 的环 向 应变达到峰值 ，截面 曲率最 大处 的轴 向应变 达到 的峰值 的时 间 略晚于环 向 ，管底的应变率一直维 持在 较低 的水 平上 ，并逐 渐降 低 为零 。这主要是 因为 冠 点 和鞍 点位 于 主管 和 支 管 的相贯 线 上 ，支管传来的 冲击荷载首先 引起这 两个点 的剧烈 变形 ，随着 冲 击 过 程 的 发展 ，塑 性 铰 区逐 渐 扩 展 到截 面 曲率 最 大 处 ，并 在 该 位 置椭 圆形 塑性 区的短轴长度 达到最大值 ，在该点形 成塑性铰 ，并 引起应变 的迅 速变化 ，截面的变形导致 主管 的刚度不断削弱 ，使 弯曲变形 开始增 长 ，这 表现 为截 面曲率最 大处 轴 向应 变 的应变 率 达 到峰 值 。高 应 变 率 产 生 的增 强作 用 仅 仅 局 限 在 管 受 到 冲 击 变 形 较 大 的 区域 。 ３ 荷 载 一位 移 曲线
算得到 的各点应 变 比试 验 大 ，但 其变化 趋势基 本一致 。这可 能 是 因为 冲击 过 程 过 于 剧 烈 ，试 件 在 冲击 过 程 中 发 生 剧 烈 的 变 形 ， 导 致 部 分 应 变 片 与 钢 管 表 面 的粘 结 发 生 松 动 ，甚 至 部 分 应 变 片 发生 了断裂 ，使 应变片测 得的应变偏小甚至测不到数 据 Ｊ。 ２．２ 应 变 率 时程 曲 线
T形柱斜截面受剪承载力有限元分析
柱 构 件抗 震 性 能 ， 常对 异 形 柱 构 件 进 行 低 周 往 复 加 载 试 验 ， 经 试
荷 载／ Ｎ ｋ 位移／ ｍｍ 开裂 屈 服 极 限 破 坏 开 裂 屈服 极 限 破 坏
４ ． １２ ６ ２ ４０ １３４ ６０ ５ ． ｏ ． ７ ． １０ ．１
结 果 非 常相 似 ， 与低 周往 复加 载 试 有
中 图分 类 号 ：Ｕ ２ ． Ｔ ３３ １ 文 献 标 识 码 ： Ａ
试 验 测 得 低 周 往 复 加 载 下 Ｔ形 柱 承载 能 力 和 变 形 能 力 如 表 １ 国 内外 研 究 学 者 围 绕异 形 柱 构 件 正 截 面承 载 力 、 形 柱 斜 截 异 面受剪承载力 、 异形柱节点及框架等进行 了相关试验研究 或理论 所示 。
体模型模拟钢筋混凝土 构件 正截面受 压承 载力全 过程能 够取得 坏位移 ， 两者 的差值为 ２ ． ４ｅ 表 １中的位移延 性系数 为破坏 １２ ｍ， 理想的效果 ， 模拟 混凝 土 构件 斜截 面受 剪 承载 力往 往很难 收 位 移与屈服位移 的比值 ， 但 因此计算得 到的 Ｔ形柱 正向位移延性系
延 性 系教
８ ４ ２ ． ９ ４ ．３ ．０ ４ ６ ５ ９ ５ ４ ．７
反
９ ． １９ ５ ２ ００ ２ ２ ５ ２ ３ ６ ３ ｌ ．３ １ ． ９ ２ ６ １Ｏ ７ ． ５ ． １ ． ．５ ．５ ２ ２ ６ ９ ．８
均值
６ ． １６ １ ２ ７０ １３０ １６ ７ ３ ｌ ．６ ３ ．６ ４ Ｏ ８５ ６ ． ２ ． ９ ． ． ８ ．８ ８ ４ １４ ． ８
析， 并将其轴心受压承载力一变形全 曲线 转化为 Ｂ ａ １９单元 的 ｅｍ ８
铝合金构件T形连接承载性能
腹板根部的翼缘截面达到屈服，形 成 塑 性 铰，翼 缘 端 为螺栓的实测抗拉强度．
部存在明显撬力；模式３：破坏时螺栓拉断，翼缘变形 正 式 试 验 前，在 铝 合 金 连 接 件 上 取 样 制 作 ６ 个
较小，撬力可忽略不计．根据破坏模式和 式（１），隔 离 拉伸试件，通过拉伸试验 得 到 铝 合 金 的 弹 性 模 量 Ｅ、
合金 Ｔ 型 件 与 刚 性 底 板 的 连 接，如 图 ３ａ所 示，包 括
图２ Ｔ 形连接的几何参数
３组９ 个 试 验．第 二 类 为 两 对 称 的 铝 合 金 Ｔ 形 件 的
Ｆｉｇ．２ Ｇｅｏｍｅｔｒｉｃ ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ ｏｆ Ｔ－ｓｔｕｂｓ
连接试 验，如 图 ３ｂ 示，包 括 ６ 组 １６ 个 试 验．同 组 试
Ｌｏａｄ－ｂｅａｒｉｎｇ Ｃａｐａｃｉｔｙ ｏｆ Ａｌｕｍｉｎｕｍ Ａｌｌｏｙ Ｔ－ ｓｔｕｂ Ｊｏｉｎｔｓ
ＸＵ Ｈａｎ，ＧＵＯ Ｘｉａｏｎｏｎｇ，ＬＵＯ Ｙｏｎｇｆｅｎｇ
（Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ ｏｆ Ｂｕｉｌｄｉｎｇ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｔｏｎｇｊｉ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｓｈａｎｇｈａｉ ２０００９２，Ｃｈｉｎａ）
T型焊接圆钢管节点在轴向循环荷载作用下滞回性能的有限元分析
T型焊接圆钢管节点在轴向循环荷载作用下滞回性能的有限元分析摘要:焊接圆钢管节点的抗震性能一般可以通过其滞回性能评估。
基于ABAQUS有限元分析的方法,研究了反复轴力作用下T节点的滞回曲线。
分析结果发现焊接T节点的滞回曲线十分饱满,表明处于地震等强动力作用下的T节点在破坏之前可以消耗较多能量,从而避免过早的脆性断裂。
基于滞回性能的分析,得出焊接圆钢管T节点具有较强的抗震能力的结论。
关键词:T型圆钢管节点滞回性能有限元分析耗能性1 前言圆钢管的应用近几年得到迅速发展,尤其是在空间结构和大跨结构中,如桥梁、体育场、海洋平台和机场等。
钢管结构符合钢结构的最新设计理念,即将构件的材料使用率、承重与稳定这三方面进行合并,发挥结构的空间作用。
圆管和方管的对称截面形式使得截面的惯性矩两轴相同,有利于单一构件的稳定性设计;截面闭合提高了抗扭刚度,有利于板件的局部稳定:与具有同样承载性能的开口截面相比,钢管截面外表面积较小,减少了防腐防火涂层的材料消耗和涂装工作量,对受风载的结构,钢管结构所具有的光滑表面比用其它型钢制造的类似结构所引起的风动载荷要小的多。
虽然就单价而言,钢管价格高于普通开口截面形式的型钢,但采用钢管结构带来良好的综合效益依然使得钢管结构成为优选的基本结构形式之一。
钢管之间通过焊接组成了焊接管结构,这其中焊接部位称为管节点。
通常的管节点都是主管直通,而支管直接焊接到主管表面上。
由于节点部位存在很高的应力集中,因此这个部位也是最容易发生破坏的位置。
虽然前期的工作中对焊接管节点的静力性能进行和大量研究工作,并且我国钢结构规范也对这方面的计算提供了方法。
但是对于地震等强动力作用下管节点的性能研究仍有待深入,因此本文对焊接圆钢管节点进行了轴向往复荷载作用下的有限元,以作为进一步研究圆钢管结构抗震性能的基础。
2 焊接圆钢管节点的有限元模型对于一个典型的圆钢管T节点,其几何构造如图1所示,其中各个参数的几何意义如下:D——主管的外部直径；L——主管的长度；T——主管的壁厚；d——支管的外部直径；l——支管的长度；t——支管的壁厚；θ——支管轴线与主管轴线的夹角(T节点取θ=90°)；对于钢材的材料参数取值,按照以下赋值:钢管材料为各向同性的理想弹塑性材料,服从V onMises屈服准则,钢材本构关系采用双线性模型,屈服后材料的模量为弹性模量的1/200。
基于有限元的T形焊接接头应力计算公式探讨
中原 工学 院学 报
Ｊ ＯＵＲＮＡＬ ０Ｆ Ｚ ０ＮＧＹＵＡＮ Ｈ ＵＮＩ ＶＥＲＳ ＴＹ Ｉ ０Ｆ ＴＥＣＨＮ０Ｌ０ＧＹ
Ｖｏ ． １ ＮＯ １ １２ ．
Ｆｅ ｂ．， ２Ｏ１ ０
文 章 编 号 ：６ １ ６ ０ （ ０ ０ ０ — ０ ２ —０ １７— ９６２１）１ ０１ ４
定 ．然 而 ， 由于焊缝本 身形 状不 规则 ， 存在 严 重 的应 且 力集 中， 其是角 焊 缝 ， 力 分 布 非 常 不均 匀 ， 尤 应 导致 焊 缝 连接计算 非常 复杂 ， 它往往 是结 构 的薄弱环 节 ， 为 成
图 １ Ｔ 型 焊 接 接 头 焊 缝 尺 寸
导致 支架结 构破坏 的重要 因素ｎ ．本文对 Ｔ形接 头焊 ］ 缝应力计 算公 式 的计算 原 理 进 行 了分 析 ， 借 助 有 限 并
・
２ ２・
中 原 工学 院学 报
２１ 年 第 ２ ００ １卷
设计 原则 ， 即焊缝 的应 力 等 于母 材 的 应力 ， 是 ， 但 焊缝
本 文 定 义 在 竖 板 上 不 受 焊 缝 影 响 处 的 应 力 或 最
上各 处 的应 力大小 是 不 同 的 ， 于是 就 规定 以焊 缝 的有 效厚 度上 的平均应 力作 为焊缝 应力 ． 对于拉 伸和 面 内受 力 ， 献 Ｅ ３ ［ ］给 出 的焊 缝 文 ３ 、４
基 于 有 限元 的 Ｔ 形 焊 接 接 头应 力计 算 公 式 探 讨
王 学明 ， 醒培 梁
（ 南工 业大 学 土 木 建 筑 学院 ， 州 ４ ０ ５ ） 河 郑 ５ ０ ２
摘
要 ： 分 析 了 Ｔ 形 贴 角 焊 缝 接 头 应 力 公 式 的 计算 原 理 ， 和 其 他 相 关 文 献 的焊 缝 应 力 计 算 公 式 进 行 了对 比．采 用 有 并
不锈钢T型圆管相贯节点极限承载力正交模拟与参数分析
中图分类号：TU511.3+7 文献标识码：A 文章编号：1007-7359（2021）10-0072-03 DOI:10.16330/ki.1007-7359.2021.10.031
0 引言
伴随着时代的发展以及科技的进 步 ，我 们 国 家 的 钢 结 构 发 展 日 新 月 异 。 不锈钢钢管桁架结构因为具备良好的力 学性能、耐腐蚀性以及耐久性而大量应 用在实际工程中。
τ 分别为 0.5、0.67、1。
在本文有限元模型中，所采用的不
锈钢材料性能的数据均来自詹洪勇所做
的 材 料 性 能 试 验[5]，所 有 标 准 试 件 的 材
性试验结果列于表 2。其中 E 为弹性模
量,σ0.2 为材料的名义屈服强度，σu 为材 料的极限强度，δ 为材料的断后延伸率。
1.2正交试验的设计
摘 要：随着不锈钢在世界范围内的应用越来越广泛，不锈钢T型圆管作为一种常见的 节点形式，研究其力学性能变得十分必要。试验使用ABAQUS有限元分析细化研究Ｔ 型圆管相贯节点极限承载力。借助于正交试验的思想，文章利用有限元软件模拟制作 了9组钢管柱试件，通过数值模拟，获得了9组T型不锈钢圆管相贯节点的荷载—位移曲 线和极限承载力。并通过正交设计的性质得出了当θ为变值时，支管径厚比τ对T型圆管 相贯节点承载力影响最大，主管径厚比γ对T型圆管相贯节点承载力影响最小。 关键词：有限元分析；T型圆管相贯节点；性能参数；正交模拟
材料性能参数
表1
E0 (MPa）
s 0.2 (MPa）
su (MPa）
d （%）
229172 433.96 753.36 63.17
因素水平表
表2
水平
因素
β
γ
基于有限元分析的T型墩的应力研究
３ ｌ
、
３ ９ ’～
、＼
上． 【ｚ一 ６ ９ ｌ９ ３ １呈 ５ ５ １ １９ 亘 一
。 ＼
＼
３ ３
１ ４
● ＾
６ ８［ ７
／ ｌ
９ １ ｌ ・１ ５ ７ ２ １ １ ｛
ｌ １ 一 ３ ３
＇ ｎ１
／
６ ９ ９ ９
７ ８ ０ １ ３ — １ ］ １ １ １ ２ １ ５ ６
击系 数 ） 主力 ） 控 制立 柱 顶 的 为 荷 载组 合 １ （ ， ３ 双
外， ８ 在 ３节 点也 有一 极值 点 。但 与 ７ １节点 相 比 ， 则应 力 集 中不太 明显 ， 应力 绝 对值 也 较小 （ 一 一
４ ０ ａ 。值 得 注 意 的是 ， 柱 范 围 内 的 中性 ． ８ＭＰ ） 立
轴起 伏 较 大 ， Ｚ＝ 一 ６ ５跃 升 到 ｚ一 一３ ４处 。 从 ＝ ＝ ． ． 就这 方 面 而 言 ， 帽 梁 相 比， 别 是 较 大 的 。 与 差 在 ＹＯ Ｚ面的应 力 等值线 可参 见 图 ２ 。 顺 桥 方 向 （ 帽梁 横 向） 帽 梁横 向各 水 平 纤 即 ： 维 所受 应力 基本 相 等 ， 帽梁 全宽 基 本 上 平 均 承 即
主 力 ） 同时 单独 分 析 了 仅在 自重 作 用 下 （ 载工 ， 荷
竖 向正应 力
对 于 帽梁悬 臂部 分 ， 力等 值线 较为 稀疏 ， 应
集 中在 一０和 一１ ０ＭＰ 附 近 ， ． ａ 只是 ７ １节 点
况 ３ 的墩体 应力 。 ）
１ ４ 计 算工 具 ．
处应 力 集 中 现 象 特 别 突 出 ， 值 高 达 一 １ ． ６ 其 ４ ６
T型钢梁柱连接的有限元分析方法
１ ． ４ 材 料属性 定义
在有限元计算过程 中， 梁、 柱、 加劲肋的材料性 质均采用与试件相同值 ， 并且假定钢材分布均匀， 各 处 的应 力— —应 变 曲线 相 同 ， 不 考 虑 钢 材 轧制 对 钢 材性能的影响 ， 钢材各向同性。钢材 的弹性模量为 ： Ｅ＝ ２ ． ０ ６ ｅ ５ ＭＰ ａ ， 泊 松 比取为 ｔ ， ＝ ０ ． ３ 。应 力应 变关 系
第２ ９ 卷
第１ ３ 期
甘肃科 技
Ｇａ ｎ ｓ ｕ Ｓ ｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｅ ａ ｎ ｄ Ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ
０ ， Ｚ ． ２ ９
＾ ｒ ０ ． １ ３
２ ０ １ ３年 ７月
． ， 以． ２ ０ １ ３
Ｔ型 钢 梁 柱 连 接 的有 限元 分 析 方 法
赵 玉霞
考 虑 了 Ｔ型钢 和梁柱翼缘连 接处 的接触 、 Ｔ型钢 与粱
１ 基本 方法介绍
１ ． １ 基本 假设 …
在进行有限元分析的过程 中， 不考虑几何缺陷 的影 响 ， 也 不考 虑 诸 如 螺 栓 洞 口边缘 的非 线 性 或 由
于螺 栓 撬 力 的 大 小 不 均 所 引 起 的 Ｔ型 钢 的 应 力 变 化， 柱 翼 缘与加 劲 肋 在 焊 接 时的 收 缩 引起 板 的变 形 也不 在本 文 的研 究 范 围 ， 同时 假 设 螺 栓在 洞 边 界 没
，
甘
肃
科ห้องสมุดไป่ตู้
技
第２ ９卷
泊 松 比取 为。对 于 螺 栓 材 料 ， 当应 变
当应变达 到 ０ ． １时 便 达 到极 限应 力， 极 限应 力
１ １ ３ ０Ｍ Ｐａ。
复合材料T型接头力学性能分析及优化研究
正应 力、 等效应 力呈现 出双峰值 特征 ； Ｔ型接头最有 可能 出现 的破 坏形式为胶层与 蒙皮之 间剥 离 ， 而芯材 则 由于应 力集 中引起 剪切破坏 或拉 伸破 坏。在折 角处倒 圆、 在胶接 处光 滑过 渡可以明显 消除应 力集中。 关键词 ：Ｔ型接 头；胶层 ；应 力集 中
层 建筑 、 桅杆 、 舱壁 、 甲板 等 都 有 ， 考虑 胶层 和应 力 集 中对 Ｔ型接 头 性 能 影 响 的研 究 较少 。本 文将 在 文 献 ［ １ ４ ］ 的试 验 基 础 上 ， 建立 考虑 胶层 的 复合 材料 Ｔ型 接 头 有 限元 模 型 ， 对 Ｔ型 接头 力学 性 能和 Ｔ型接 头 的破 坏 模式 进 行分 析 研究 ， 并讨 论 消除应 力集 中的方 法 ， 以用 于指 导 复合
力 和破 坏模 式 研究 ¨ 等 。
收稿 日期 ：２ ０ １ ４ — １ ０ — ２ ０ 作 者简介 ：李 陵 （ １ ９ ６ ７ 一 ），男 ，高级 工程 师 ，主要研究 方向为舰船总体结构研究与设 计。 通讯作者 ： 徐峰 （ １ ９ ８ ５ 一 ） ， 男， 硕 士 ，主要 研究 方向为舰用复合材料 ，ｘ ｆ ８ ５ ８ ９ ＠１ ６ ３ ． ｃ ｏ ｍ 。
中 图 分 类 号 ：Ｔ Ｂ ３ ３ ２ 文 献 标 识 码 ：Ａ 文章 编 号 ：１ ０ ０ ３ — ０ ９ ９ ９ （ ２ ０ １ ５ ） ０ ４ — ０ ０ ４ １ － ０ ６
由于 复合 材料具有质量 轻、 强度 高、 耐腐蚀 性
好、 绝 缘耐 温性 好 ， 以及 良好 的施 工 工艺 性 和可 设 计 性 等特 点 ， 在船 舶 工业 中开 始得 到广 泛 的应 用 ， 如 上
结 构轻 、 抗疲 劳 、 密封 、 减振性 能 好 ， 而抗 剥 离 能力 弱 、 受 湿热 环 境 影 响较 大 是 胶 接 连 接 的 主 要 缺 点 ’ ｍ ｊ 。
基于有限元法的汽车接头刚度仿真分析
按 在 ＡＮＳ Ａ中取 钣 金件 的 中
间面按５ ｍｍ划 出网格 ，合格为３ ～ ７ ｍ进 行有 限元 网格 划 分 。总装 ａ ｒ 后 ，按 照各个公 司不 同的规范要求
般来 说 ，在整个 有限 元求 解过程 中最 重要 的环 节是 有 限元前 处理
模型的 建立 。这 一般包括 几何 建模 、定 义材料 属性 和实常数 （ 要根据 单元
业 ， 一种通用程序 ，可以用它进行所 有行业的几乎任 何类型的有限元分 是 析， 如汽车 、宇航 、铁路 、机械和电子等行业。ＡＮ ＹＳ Ｓ 软件将实体建模 、 系统组装、有限元前 后处理 、有限元求 解和系统动态分 析等集成一体 ，最 大 限度地满足工程设计分析的需要。通过结合Ａ Ｙ 软件 ， ＮＳ Ｓ 能高效准确地
建立 分析构件的三维 实体 模型 ，自动生成有 限元网格 行有 限元 求解 ，对模态 分析计算结果进 行图形显示和
结果输 出 ，对结构的动态特性 做出评价 。它包括结构分析 、模态分析 、磁 场分析、热分析和多物理场 分析等众多功能模块 。
一
图２
车 身镧 造
Ｃｒ ｏ ａＢ Ｍａｕ ｃ ｒｇ ｎ ａ ｕｎ ｆ ｔｉ
■ 浙江 同济科技职业学院／ 君 廖
基于有限元法的 汽车接头刚度仿真分析
汽车车 身上Ｔ 形接 头与其他承 载件共 同形成 了一个牢 固的车 身承 载结 构 。接头 部位 对结 构的 系统影 响较 大 ，应 当保 持有 足够 的刚度 ，刚 度不 足 ，会导致 局部 区域 出现大的 变形 ，从而影响 了车 的正常使用 。低的刚度 必然伴随有 低的固有频率 ，易发生结构共振和 声响。接头刚 度仿 真分析的 目的就是要通过 模拟计算 ，算 出汽 车接头部位受 力后产生的位移 和最大应 力 ，分析是 否合理 ，从而对设计部 门提供更改建议 ，以改善汽车接头 位置 的刚度。汽车车身常见的接头分布如图１ Ｎ示。 面 ，而一般有限元软件所提供的几 何建模工具功能相 当有限 ，难以快
矩形钢管混凝土T、Y型节点受压极限承载力的有限元分析的开题报告
矩形钢管混凝土T、Y型节点受压极限承载力的有限元分析的开题报告题目：矩形钢管混凝土T、Y型节点受压极限承载力的有限元分析一、研究背景结构连接节点是混凝土结构中最重要的部分之一，其中钢管混凝土（SRC）连接节点在具有轴力和剪力作用的荷载下有着广泛的应用。
T型和Y型节点是SRC结构中常用的连接节点形式，其应力状态较为复杂，需要精确的分析和计算。
二、研究内容本文采用有限元方法对矩形钢管混凝土T、Y型节点在受压力作用下的极限承载力进行分析。
具体研究内容包括以下几个方面：1. 建立矩形钢管混凝土T、Y型节点的有限元模型；2. 分析节点在不同轴力水平下的应力、应变分布情况；3. 探讨不同参数对节点受压极限承载力的影响；4. 分析节点在不同加载模式下的受压极限承载力。
三、研究方法本文采用有限元分析软件ANSYS对矩形钢管混凝土T、Y型节点进行建模和分析，通过对节点不同参数的影响进行敏感性分析，得出节点在受压状态下的极限承载力。
具体步骤如下：1. 建立节点的三维有限元模型；2. 采用节点受力后的截面法对节点应力进行计算；3. 根据应力-应变关系计算节点的应变分布；4. 利用ANSYS中的参数化设计功能，对不同参数进行敏感性分析；5. 计算节点在不同加载模式下的极限承载力，并与实验数据进行比较。
四、研究意义本文对矩形钢管混凝土T、Y型节点受压极限承载力的有限元分析具有较高的理论和实际意义。
一方面，本文研究结果可为SRC结构的设计提供科学合理的计算模型和参数；另一方面，本文研究成果可为SRC结构在抗震和减震等方面的应用提供一定的理论支持。
五、进度安排本研究计划分为以下几个阶段：1. 建立研究模型和分析方法，进行理论研究和文献综述；2. 对节点的有限元模型进行建模和验证；3. 进行节点受压状态下的应力、应变分析；4. 对不同参数进行敏感性分析；5. 根据分析结果得出节点的受压极限承载力；6. 进行分析结果的验证和优化。
T形柱框架节点受剪承载力的非线性有限元分析
柱抗弯 刚度 比对节点破坏形 态的影响． 关键词 ： Ｔ形柱框架节点 ； 非线性有 限元分析 ； 柱翼缘板 宽度
中 田分 类号 ： Ｕ３ ５ ４ Ｔ ３ ． 文献标识码 ： Ａ 文 章 编 号 ：０ ６７ ３ （ ０ ６ ０ —２２０ １ ０ —９０ ２ ０ ） ２０ ３—４
目前 ， 关 于异形 柱框 架节 点 的研 究主 要包 括 ： 有 王军 （ ９ ９ 提 出异形 柱 节点 核心 的抗 剪强 度可 以在 １８ ）
阵经过 坐标转 换组 合 而成口 ． ］
钢筋 采 用理想 弹塑性 模 型 ； 节点 混 凝 土处 于复 杂 应力 状 态 中 ， 近似 选 取多 线性 等 强硬 化模 型 （ ｌ Ｍｕ—
ｔｉｅｒＩｏｒ ｐｃＨａｄ ｎｎ ） 混 凝土 的应 力 一应 变按 Ｒｕ ｈ公式 计算 ， ｉｎ ａ ｓ ｔ ｉ ｌ ｏ ｒｅ ｉｇ ， ｓ ２三 一（ ）］ 三
Ｖｏ ． ８ Ｎｏ ２ １３ ． Ａｐ ． ２ ０ ｒ ０６
２０ ０ ６年 ４月
Ｔ形柱框架节点受 剪承载力 的非线 性有 限元分 析
马 乐 为 ， 昌 宏 ， 同亿 。 陈 张
（． １ 西安 建筑 科技大学土木工程学 院， 陕西 西安 ７ ０ ５ ；． １０ ５ ２ 东南大学土 木工 程学院 ， 江苏 南 京 ２０ ９ ； １ ０ ６
旦
图 ２ 试 件 的有 限 元模 型
Ｆｉ ． ＦＥＭ ｄ ｌｏ ｐｅ ｉ ｅ ｇ２ ｍｏ ｅ ｆｓ ｃｍ ｎ
维普资讯
第２ 期
马乐为等 ： Ｔ形柱框架节点受剪 承载力 的非线性有 限元 分析
２３ ３
Ｏ
５
帆帆
４ Ｏ ９ Ｏ
—
一 。
基于有限元模拟对受拉连接接头螺栓设计方法的评价
压力 ｃ，而 Ｐ与 ｃ维持平衡 。对螺栓施加外拉力 ，则螺栓 杆在板层之 间的压 力未 完全消失前被拉长 ，此 时螺杆 中拉力
增量为 △ 尸 ， 同 时 把 压 紧 的板 件 拉 松 ，当 外 加 拉 力 大 于 螺 杆
２ ． 欧 洲 ＥＣ３规 范 关 于撬 力 的 计 算
欧洲规范 Ｅ Ｃ３中对高强度螺栓端板连接采 用的是等效 Ｔ 型件设计方法 ， 依据 塑性铰线分布情况选择 Ｔ型件等效长度 ， 根据 Ｔ 型件理论设计端板并进行撬力计算。 将高强度螺栓端
响 ，本 文 通 过 比 较 各 国规 范 计 算 结 果 ，与 有 限 元 分析 结 果 做
（ ６）
比对 ，基于 ａ ｎ ｓ ｙ ｓ模拟分析 ，对规范方法进行评价。
二 、 国 内外 规 范 关 于撬 力 的规 定
３ ． 中 国规 范关 于 撬 力 的 计 算
由于 撬 力 对 螺 栓 弯 矩 连 接 的不 利 影 响 ，中 、 美 、 欧 等 国 规 范 均 提 出 了撬 力 的计 算 方 法 。
参数计算 ：
＝
、
引 言
Ｔ 型接头是分析螺栓受拉接头 的典型单元 ，高强螺栓在
承 受 外 拉 力 前 ，螺 杆 中 已有 很 高 的预 拉 力 尸，板 层 之 间则 有
古 ｃ 等
ｃ
ｏ 时 ， 一
等 ｃ 。 ；
’ ＝ｑ十 ｄ／ ２ ， ｅ ２ ’ ＝ｅ ２ 一 ｄ／ ２ ， Ｐ＝ ｙ ｅ ｌ ’ ， ＝１ 一ｄ ｏ ／ Ｐ
端板宽度 的一半 ，具体计算公式如下 ［ ３ ｊ ：
（ １ ）
ｔ
ｒ ｅ ｑ
时应考虑撬力作 用影 响，受拉 Ｔ形件 翼缘板 厚度 按 （ ８ ）
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T形接头承载能力有限元分析
四川神坤装备股份有限公司王大春龙林
摘要：本文采用有限元方法，分析了角焊缝焊接接头的承载能力。
结果发现：接头受正拉力时，角焊缝接头的承载能力与焊角尺寸成正比；在接头受压力时，装配间隙对接头承受压力载荷有一点的影响；接头角焊缝的形状对其破断面位置和承载能力有较大的影响。
1 引言
液压支架是大形煤矿综采设备的主要设备，约占综采设备总投资的70﹪，主要由高强度钢板焊接而成，角焊缝T形接头是其结构中最普遍的接头形式，约占总焊缝的90﹪。
T形接头的角焊缝形式十分复杂，焊缝中应力分布极不均匀，其破断面位置及其承载能力与焊缝形状和外载荷的作用方向有很大关系。
角焊缝的强度测试目前尚无统一的标准，强度试验也比较困难。
目前工程上比较通用的计算方法是采用国际焊接学会推荐的角焊缝折合应力公式，该公式假设了破断面与底板成45°角，而实际破断面的位置与接头载荷方向和焊缝的应力状态有很大的关系，与假设的破断面位置会有很大差异。
为了更准确的计算复杂角焊缝的强度和应力分布，本文采用大型通用有限元分析软件对T形接头角焊缝的破断面位置和承载能力进行了分析，为优化焊接结构的设计和焊缝的选择提供借鉴。
2 有限元模型
有限元模型对分析结果的准确性和计算速度有很大作用。
2.1 材料模型
由于角焊缝接头结构复杂，应力分布极不均匀，不易通过试验获得材料本构关系。
本文材料性能采用对接接头的拉伸性能来获得，见表1，本文不考虑焊缝与母材的材料不均匀性，接头母材为Q690，焊丝为80kg级高强钢专用焊丝。
表1 材料真应力与真塑性应变
本文材料模型包括了接头颈缩前的本构关系，颈缩后不考虑材料硬化性能（即此后应变
增加，应力保持在颈缩时的应力不变），由断面收缩率可得断裂应变为0.5108。
2.2 几何模型及其它主要模型参数
a）几何模型b) 网格划分及边界条件
图1 有限元模型
图1为有限元几何模型、网格划分和边界条件图，a）中K为焊角尺寸，接头底板和立板之间设计有间隙，范围约在0.2~3mm。
单元设置：本文主要分析焊缝的应力分布，焊缝的承载能力，因此在焊缝处网格单元设置比较细密，单元类型为C3D8R（8节点减缩积分单元），如b)中所示。
边界条件：底板底面固定，在立板上端面设置位移边界条件，位移方向与外载荷方向相同，如b)中所示。
分析类型：静态分析。
3 分析内容及结果
本文将焊缝上某截面完全屈服时的载荷定义为屈服载荷，将载荷—位移曲线上最大载荷值定义为极限载荷。
3.1 焊缝应力分布
接头承受拉力载荷时角焊缝的V onMises应力分布及变化过程如图2所示：
图2中：a）由于应力集中，焊根和焊趾处材料首先屈服，即图中显示白色区域。
随着载荷增大，焊缝靠近立板焊角线的截面首先出现屈服贯穿，见b）中白色区域所示，此时刻的载荷为接头屈服载荷。
c）中焊缝的黑色区域表示该区材料达到了材料的极限应力。
d）为焊缝发生颈缩的部位在焊角线附近与竖直方向约成15°角。
a ）应力集中
b ）完全屈服面
c ）极限应力区
d ）焊缝紧缩区
图2 应力场变化过程
3.2 承载能力分析
3.2.1 焊角尺寸对接头强度影响
载荷 P /N
焊角尺寸K/mm
图3 焊角尺寸与载荷关系
由图3可知，接头的屈服载荷和极限载荷与焊角尺寸成正比。
3.2.2 单面角焊缝
图4 单面角焊缝受拉力的应力分布
表2 单面角焊缝与双面角焊缝比较
图4为K=12mm单面角焊缝接头立板上端面受集中力载荷时的应力场分布图，由表2可知单面角焊缝接头整体屈服拉力载荷和起裂时（εmax=εf，其中εmax是指某时刻焊缝处某点的最大应变值，εf是指材料的断裂应变值0.51）的载荷均约为双面焊缝的1/6，比二分之一小得多，其主要原因是接头立板较宽在焊缝处产生了一个比较大的附加弯矩。
因此，单面角焊缝不宜用来承受拉力载荷。
3.2.3 接头间隙对压力载荷的影响
表3 间隙对承载能力的影响
由表3可以看出，间隙小于1mm时，焊缝某截面虽然屈服贯穿载荷为P S1，随着载荷增加装配间隙变为0，即接头立板和底板开始接触，但此时屈服区材料尚未达到起裂的应变，载荷也尚未达到极限载荷，此时接头的载荷——位移曲线又迅速上升，再一次达到屈服P S2，此屈服点是由于立板某截面达到完全屈服引起。
装配间隙为1mm的接头，在压力作用下间
隙由1mm变位0时，焊缝根部应变达到了断裂应变。
因此减小装配间隙可以增加T形接头承受压力载荷的能力。
分析还发现，接头装配间隙较大时，接头承受拉力载荷与压力载荷几乎相等。
3.2.4 焊缝形状对接头载荷的影响
a）K1=K2=30 b）K1=30，K2=15
c）K1=K2=30 ，R=50 d）K1=K2=30 ，R=50
图5 焊缝形状对整体屈服面位置的影响
图5中，b）中屈服面位置与竖直方向成30°，比a）中的角度大，c）介于a）与b）之间。
d）可以看出，由于焊缝成凹形，应力集中主要在焊根处，焊趾处应力集中比图2中a 图所示要小。
以上三种接头的屈服载荷和极限载荷见表4
表4 焊缝形状对接头载荷的影响
由表4可以看出 b）焊缝的屈服强度约为a）的80﹪，但是b）焊缝的截面积不到a）的50﹪，所以b）有利于节约焊接材料。
采用b）焊缝虽然强度较低，但焊趾处应力集中较小，对提高接头疲劳强度有利。
4 结论
（1）拉力作用下，角焊缝T形接头屈服载荷和极限载荷与焊角尺寸K成正比，在焊根和焊趾处存在较大的应力集中，破断面与接头立板约成15°角。
（2）减小接头的装配间隙，有利于提高接头承受压力载荷的能力。
（3）单面角焊缝T形接头承受拉力载荷能力约为双面接头的1/6，因此该接头形式不宜用于承受拉力载荷。
（4）焊缝形状对焊缝破断面位置和接头承载能力有较大的影响。
适当增大拉力方向的焊角尺寸（即K1）有利于节约焊接材料，而接头承载能力降低相对较小。