冲击荷载作用下冷弯t型方钢管节点力学性能分析

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1、学校代号：10532学密号：S10011055级：公开湖南大学硕士学位论文冲击荷载作用下冷弯T型方钢管节点力学性能研究Researchondynamicbehaviorofcold—formedsquaresteeltubularT-jointsunderimpactloadbyWANGPengB．E．(HefeiUniversityofTechnology)2010Athesis§ubmittedinpartialsatisfactionoftheRequirementsforthedegreeofMasterofEngineeringlnCivi

2、lEngineeringintheGraduateSchoolofHunanUniversitySupervisorProfessorHUOJingsiMay，2013湖南大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签名：日物夕年6月劣日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学

3、位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权湖南大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。本学位论文属于l、保密口，在年解密后适用本授权书。2、不保密团。(请在以上相应方框内打“4")作者签导师签日期：2归／：净l，月8日日期：u刀年∥月男日冲击荷载作用下冷弯T型方钢管节点力学性能研究摘要随着经济社会的快速发展，钢管结构凭借良好的力学性能和优美的建筑造型，得到了广泛的运用，如海洋平台、火车站、体育馆、飞机场等。近年来，

4、由于地震、爆炸、撞击等灾害，致使结构严重受损或倒塌的事故时有发生，造成重大人员伤亡和财产损失，而冲击荷载往往是使结构严重受损的重要原因。为此，人们越来越关注工程结构的抗冲击性能评估和设计问题。作为钢管结构的关键部分，管节点的抗冲击性能很大程度上决定了钢管结构是否具有良好的抗冲击能力。目前对管节点和加强管节点的研究主要集中在静态力学性能方面，而冲击荷载作用下，其失效机理、极限承载力、结构变形、能量转换等研究较少，且主要研究对象为热轧管材，冷弯管节点在冲击荷载作用下的力学性能研究还需要进行大量的基础研究工作。为此，本文采用湖南大学高性能落锤试验机对普通冷

5、弯T型方管节点和采用内部横向加劲板和上翼缘垫板加强的加强节点进行了抗冲击力学性能试验研究。同时运用有限元分析软件ABAQUS／Explict对普通节点和加强节点进行了非线性数值模拟分析。主要开展了以下几个方面的研究工作：(1)进行了4个普通节点和分别采用主管内横向加劲板和上翼缘垫板加强的2个加强节点的抗冲击性能试验研究，确定普通节点和加强节点的破坏模式；揭示冲击过程中节点变形、冲击力等抗冲击性能指标的变化发展规律，并对比普通节点和加强节点的抗冲击性能指标差异，验证加强措施的有效性。(2)对比分析了冲击动能、支主管宽度比等参数，以及不同加强措施对冲击力

6、和节点位移等抗冲击性能指标的影响，并通过分析荷载．位移曲线，能量耗散等对普通节点和加强节点的抗冲击性能进行了初步分析。(3)基于冷弯管截面材性分布的差异，运用有限元软件ABAQUS／Explict建立了冷弯管节点的数值分析模型，与本文试验结果进行了对比，吻合较好。并基于有限元模型对冲击荷载下的节点抗冲击工作机理进行了分析。初步分析了局部变形和整体变形的耦合关系，基于能量的塑性铰线理论，以及能量耗散与冲击动能的关系，提出普通节点抗冲击承载力的简化公式。(4)运用验证过的数值模型进行了冲击动能、支主管宽度比、主管宽厚比等影响因素的分析，并对比了热轧管节点

7、和冷弯管节点的抗冲击受力性能差异。关键词：冷弯；管节点；冲击荷载；破坏模态；塑性铰；简化公式；有限元分析IIAbstractWiththerapiddevelopmentofsocialeconomy，thetubularstructurehasbeenwidelvusedbecauseofitsgoodmechanicalpropertiesandbeautifularchitecturalstyle．suchasoffshoreplatforms，railwaystations，stadiums，andairports．Inrecentvears

8、，Terroristattacks，fires，explosionsandotherextremedisas