在役螺栓球节点网架用m30高强度螺栓的疲劳性能分析与试验验证

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1、太原理工大学硕士研究生学位论文在役螺栓球节点网架用M30高强度螺栓的疲劳性能分析与试验验证摘要螺栓球节点网架是实现大跨度建筑的主要结构形式之一，目前在国内外的应用日趋广泛。但在悬挂吊车作用下网架结构的疲劳问题还缺乏相应的设计依据，极大地限制了其在工业建筑领域的发展。网架结构的疲劳主要是节点的疲劳，通过对有吊车荷载作用下整体网架结构进行受力分析，得出在腹杆、下弦杆及悬挂吊点处的高强度螺栓疲劳问题尤为严重。利用累计损伤理论对在役网架结构中疲劳破坏控制点做了寿命估算；同时以M30大直径高强螺栓为研究对象，开展了疲劳试验研究，得到9个常幅疲劳数据及2个变幅疲劳数据点，对网架中疲劳

2、问题突出的腹杆节点作了试验验证，并回归出该规格螺栓的S-N曲线，建立了以热点应力幅为参量的疲劳设计方法。针对高强度螺栓球节点，利用ABAQUS有限元软件分析不同直径、螺纹形式、外露螺纹数量等因素对螺纹缺口处应力集中效应的影响；并在现有网架用高强螺栓标准的基础上对螺纹进行优化设计：通过改变螺纹细部构造参数，降低缺口处的应力集中系数，得到了更适用于悬挂吊车荷载作用下的螺纹形式，并提出了改善螺栓疲劳性能的建议，达到提高网架结构疲劳寿命的目的。I太原理工大学硕士研究生学位论文本文的研究成果为改进在悬挂吊车作用下网架结构用高强螺栓的疲劳性能提供参考，也为相关规范的修订提供了重要的理

3、论依据。关键词：网架结构，高强度螺栓连接，疲劳，试验，螺纹优化II太原理工大学硕士研究生学位论文FATIGUEPERFORMANCEANALYSISOFSPACEGRIDWITHBOLTEDSPHERICALJOINTANDTESTOFM30HIGHSTRENGTHBOLTABSTRACTSpacegridwithboltedsphericaljointisoneofthemainstructureformappliedtothelargespanconstructionbuildings,whichisincreasinglyextensiveapplicationat

4、domesticareaandabroad.Butitisafactthatfatigueproblemofspacetrussstructureunderthesuspensioncranehavenotsolvedcompletelybecauseoflackingcorrespondingdesignbasis,whichgreatlylimititsdevelopmentinthefieldofindustrialbuildings.Phenomenonoffatiguefractureofspacetrussstructureisthattheboltedsph

5、ericaljointshappentoruptureinsteadofmemberbars.Throughmakinganalysisofthewholespacetrussstructureundertheactionofcraneloadstress,obtainedfactsthatwebmemberswithtension,lowerchordsandhangingpointsusinghighstrengthboltarefeeblewhichinclinedtounderthreatoffatigueproblem.Fatiguedamagecontrolp

6、ointsofstructurearemadelifeestimationbyusingthetheoryofcumulativedamage;Atthesametime,researchonthefatiguetestofM30largediameterhighstrengthboltswhichastheresearchobjecthavecarriedout,getting9constantamplitudefatiguedataIII太原理工大学硕士研究生学位论文and2amplitudefatiguedata.Thewebmemberswithfatiguepr

7、oblemshavebeenverifiedbytest,andS-NcurveofM30hasbeenobtained,whichisbeneficialtoestablishthefatiguedesignmethodincludingvariableofhotspotstressamplitude.UsingfiniteelementsoftwareABAQUS，maketheanalysisofinfluencewithfactorssuchasexposedscrewthreadformandnumberofdiff