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《圆管—方管焊接节点疲劳性能和设计方法的研究（可编辑）》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。
1、圆管—方管焊接节点疲劳性能和设计方法的研究摘要摘要钢管结构早期的大批量应用是在海洋结构领域,因其出色的外观和结构性能其应用领域已经从海洋结构扩展到了建筑、桥梁、机械等各个结构领域。支管、主管均为圆管的相贯节点和支管、主管均为方管的相贯节点是应用最多的两类节点。而支管为圆管、主管为方管的圆管.方管相贯节点,由于其加工较纯圆管节点简单,应力集中程度较纯方管节点低,且外形美观,因此也在建筑、桥梁、交通、机械等领域有广泛的应用。本文针对圆管.方管节点的疲劳性能及其计算方法展开深入研究。这一研究内容是国家自然科学基金课题的一部分。本文首先简单介绍
2、了相贯钢管节点和金属疲劳的基本概念,由此引出钢管相贯节点常用的两种疲劳性能评估方法:基于名义应力的分类法和热点应力法,并比较了这两种方法各自的优缺点。由于热点应力法精度高,且对不同类型的节点可以采用相同的缺陷,因此热点应力法已成为相贯管节点疲劳计算的趋势。因此本文也采用这一方法研究圆管.方管节点的疲劳性能。热点应力计算方法和基于热点应力的曲线是热点应力法的两大主要内容。为研究圆管.方管节点热点应力的分布和影响参数,本文从最基本的型节点入手,对个不同几何无量纲参数的型圆管.方管节点进行了热点应力试验研究。试验测试了节点在承受支管轴向拉力、
3、支管轴向压力和支管平面内弯矩三种荷载下的热点应力和热点应变集中系数。并利用试验数据深入探讨了几何无量纲参数对热点应力的影响、热点应力外推方法和热点应力最大值可能出现的位置等问题。为进一步研究圆管.方管节点的热点应力,本文利用有限元方法计算了大量不同无量纲参数节点的热点应力。基于有限元计算的结果以及实际节点焊缝构造和尺寸,本文认为焊脚尺寸也是影响节点热点应力的重要因素,在工程应用中应考虑不同焊脚尺寸对节点疲劳性能的影响。本文还对几何无量纲参数和焊脚尺寸对热点应力的影响进行了细致的参数分析,在此基础上构造了计算公式的形式,并最终回归得到了的
4、计算公式。为进一步拓展这组公式的应用范围,本文对一定数量的型、型圆管方管节点进行了热点应力的有限元分析,并将计算结果与型节点进行了对比研究。结果显示,型节点的计算公式可以直接用于型节点,而型节摘要点的计算公式则可以通过对型节点计算公式进行修正得到。本文还利用已有的试验数据和有限元计算结果研究了壁厚小于的薄壁型圆管.方管节点的热点应力,研究表明:薄壁节点的计算方法与壁厚不小于的普通壁厚节点相同,两者可以利用相同的计算公式。为得到圆管.方管节点的曲线,本文整理分析了国外已有的这类节点的疲劳试验数据,回归得到了分别适用于普通壁厚和薄壁圆管.方
5、管节点的曲线。本文通过一个工程实例更加清楚的解释了这一计算方法的使用过程。本文的研究工作建立了完整了方管.圆管相贯节点疲劳计算方法,该方法包‘含了计算公式和基于热点应力的曲线可以直接用于工程实践。关键词:圆管,方管,焊接节点,热点应力法,应力集中系数,?曲线,疲劳设计方法Ⅱ,,.御℃..,..,..圮?..:,晰.,.,.、撕Ⅱ.,........嬲....?,..,.:,,,,符号说明符号说明:应力循环次数:热点应力幅值:.热点应力集中系数:.热点应变集中系数。:支管受轴力时的热点应力集中系数:支管受平面内弯矩时的热点应力集中系数:支
6、管受平面外弯矩时的热点应力集中系数∞:主管受轴力时的热点应力集中系数:主管受平面内弯矩时的热点应力集中系数。:主管受平面内弯矩或轴力时的热点应力集中系数:主管受平面外弯矩时的热点应力集中系数:依据公式计算得到的热点应力集中系数:试验实测得到的热点应力集中系数:有限元计算得到的热点应力集中系数:依据公式计算得到的热点应变集中系数:试验实测得到的热点应变集中系数:有限元计算得到的热点应变集中系数:方形主管截面宽度:圆形支管截面直径:主管壁厚:支管壁厚符号说明郦曲线的基准壁厚:支管截面宽度方形截面的宽度或圆形截面的直径与主管截面宽度方形截面的
7、宽度或圆形截面的直径的比值丫:主管截面宽度方形截面的宽度或圆形截面的直径与主管壁厚的比值:支管壁厚与主管壁厚的比值∞:支管侧焊脚长度与支管壁厚的比值:支管轴线与主管轴线的夹角:主管节间长度与主管宽度方形截面的宽度或圆形截面的直径的比值:表示主管端部约束程度的系数,完全刚接为,完全铰接为.,一般取.:支管侧焊趾度位置的点,角度定义见下图:支管侧焊趾度位置的点:支管侧焊趾度位置的点:支管侧焊趾度位置的点:支管侧焊趾度位置的点.支管侧焊趾度位置的点:主管侧焊趾度位置的点:主管侧焊趾度位置的点:主管侧焊趾度位置的点:主管侧焊趾度位置的点:主管侧
8、焊趾度位置的点:主管侧焊趾度位置的点学位论文版权使用授权书本人完全了解同济大学关于收集、保存、使用学位论文的规定,同意如下各项内容:按照学校要求提交学位论文的印刷本和电子版本:学校有权保存学位论文的印刷本和
