圆钢管KN型相贯间隙节点极限承载力性能的数值分析

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1、2012年06月吉林电力Jun．20l2第4O卷第3期(总第220期)JilinElectricPowerVo1．40NO．3(Ser．NO．220)圆钢管KN型相贯间隙节点极限承载力性能的数值分析NumericalAnalysisonUltimateBearingCapacityofStiffenedSteelTubeKN—joints黄智毅，李永平(东北电力大学，吉林吉林132012)摘要：运用ANSYS有限元分析软件，对KN型圆钢管相贯间隙节点的极限承戟J进行分析，主要分析r点的变形特征、应力强度分布、塑性区开展范围以及几何尺寸与屈服衙载之Ih】的关系，获得节点做承

2、载力及随点主要几何参数(支管与主管直径比、主管直径与壁厚之比y)的变化规律。节点的极限承载J随着值的增JJJ1不同程度的提高，随着主管径厚比y值的增加而呈减小的趋势。关键词：钢管塔；KN型相贯节点；极限承载力；数值模拟Abstract：TheultimatebearingcapacityoftherelatedclearancenodeoftheKNdistanttubelypeisstudiedbyusingfiniteelementanalysissoftwareANSYS．hmainlyanalysesthedeformationcharacteristicsoft

3、henode，stressintensitydistribution，plasticzonescopeandtherelationbetweengeometricdimensionandyieldload．Theuhimatebearingcapacityofnodeanditslawwiththemaingeometryparametersnode(diameterratioofbranchandmainpipe，diameterthicknessratioofmain—pipey)isobtained．Theuhimatebearingcapaci~Y()fnodes

4、isimprovedtovaryingdegreeswiththeincreaseofanddecreaseswiththeincreaseofdiameterthicknessratioofmainpipey．Keywords：steeltower；stiffenedsteeltubeKN—joint；ultimatebearingcapacity；numericalsimulation中图分类号：TU392．3文献标志码：A文章编号：10095306(2012)030015一-04对于大跨越输电塔和特高压输电塔而言，由于1．1材料·陛能其高度高、荷载大、构件规格较大，

5、并且钢管塔的受本文所研究的KN型钢管相贯节点材料为支管力性能有许多角钢塔不可比拟的优势，因此钢管结Q235、主管Q345，屈服强度分别为235N／mm和构广泛应用于输电塔、体育馆、高层建筑等。随着输345N／mm，弹性模鼍E分别为2．11×10N／mm电钢管塔结构的不断发展，管节点连接的试验研究和2．06×l0N／rnm。_『fl1j松比为0．3，在考虑材料非线性行为，采用多线性等向强化模型，并假定材料为和理论分析正在从多方面进行，诸多学者对圆形管理想的弹塑性材料，即达到屈服庖力以后，材料的切节点的性能进行了相关的研究。他们先后对K线模量为0，材料的屈服准则遵守Von—M

6、ises屈服型l{、TX型l2和空间KK型l3节点的静力性能进行准则以及相关的流动法则，没有考虑节点区焊缝以了较系统的研究，但对于工程中常见的KN型节点，及残余应力对钢管节点极限承载力的影响。尚未搜集到各国的研究资料。在GB50017—2()()31．2KN型相贯间隙节点的几何模型《钢结构设计规范》中也没有给出KN型节点的计算KN型相贯间隙节点由l根主管和3根支管焊公式，因此有必要对这种节点的受力性能进行深入接而成，儿何尺寸见图1a。采用ANSYS程序建研究。本文对不同几何参数的KN型钢管相贯节点节点有限元模型(见网1b)以及映射网格划分，并做受轴力作用下的节点极限承载力

7、进行了分析。出如下简化：工程中圆钢管相冕节点为焊接连接，由于焊脚尺寸随节点及相应规科而变化，月．焊接会产1有限元模型生残余应力和初始缺陷，诸多因素都使对焊缝的精确模拟存在较大困难，故本文的分析巾没有对焊缝收稿日期：2012-02—29作者简介：黄智毅(1987)，男，硕士，从事电力工程钢结构研究工作。·15·2012年06月Jun．20l2第4O卷第3期(总第220期)Vo1．40No．3(Ser．No．220)进行模拟。钢管单元类型采用了六面体三维实体结构元SOl1D45均布街载均衙载，蒡；1／＼＼，，，l，／和衙救1f＼}