基于椭球面屈服模型的钢框架梁柱全焊节点断裂分析

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1、基于椭球面屈服模型的钢框架梁柱全焊节点断裂分析苏仁权董伟娜陕西铁路工程职业技术学院建筑工程系摘要：为研究钢框架梁柱节点的受力情况和抗断设计，对梁柱全焊节点进行了基于椭球而屈服模型和椭球而断裂模型的数值模拟和断裂分析，结果显示:该节点的破坏发生在梁下翼缘对接焊缝处，这一点与实际震害和数值分析结果相吻合，且数值模拟滞回曲线形状与试验结果相似，呈纺锤形見比较饱满，但数值模拟的包络面积稍大于试验值，屈服载荷和极限载荷均有所增加，总体上看，基于椭球面强度模型的模拟滞回曲线与试验结果吻合较好，满足工程精度。建议的椭球而断裂模型对预测钢框

2、架节点开裂有较高精度，但由于数值模拟过程中未考虑焊接缺陷和焊接残余应力的不利影响而略偏于保守。关键词：钢框架节点;椭球面屈服模型;对接焊缝;断裂指数;数值模拟;作者简介：苏仁权（1982-），男，陕西渭南人，硕士，讲师，主要从事钢结构抗震性能方面研究。基金：陕西铁路工程职业技术学院常规项目（2014-18）FractureAnalysisofSteelFrameWeldingJointsBasedonYieldEllipsoidalModelSURen-quanDONGWei-naSchoolofCivilEngineeri

3、ng,ShaanxiRailwayAbstract：Tostudyrupturemechanismandfracturedesignofsteelframejoints,thenumericalsimulationsandfractureanalysisweretestedonsteelbeam-to-columnweldingconnectionsbasedonyieldellipsoidalmodel.Thedestructionofthejointoccurredatthebuttweldwherewasunderth

4、ebeamflange,andthiswasinconformitywiththeactualcarthquakcdamageandtheresultsofnumericalanalysis.Thehysteresiscurves,drewbynumericalsimulationandexperiment,wereallinspindleandmorefull,buttheenvelopeareaofthenumericalsimulationwassiightlygreaterthantheexperimentalval

5、ue,theyieldlocidandultimateloadincreased.Generally,thedataofthisexperimentwasstabilityandqualitativelyrevealedfracturerules,themetalellipsoidalfracturemodelhadhigheraccuracyandslightlymoreconservativetopredictsteelframejointsfractured,becauseofnotconsideringthenega

6、tiveimpactofthewelddefectsandweldingresidualstressintheprocessofnumericalsimulation.Keyword：steelframejoints;yieldellipsoidalmodel;buttweld;fractureindex;numericalsimulation;0引言在美国北岭和日本阪神地震中，钢框架连接发生了大量脆断，引岀人们对钢结构断裂认识的困惑及对断裂预防缺乏有效地防治。早在20世纪60年代，Bluhm[1]>Taira和Tanaka

7、[2]分别提岀厚度对开孔板的断裂影响，MeClintock[3]和Rice与Tracey[4]亦证明了静水压力对金属断裂延性有很大影响。在随后的诸多研究中，人们发现应力三轴比率。丿。陶（平均应力与等效应力之比）固是影响材料断裂延性的主要因素。Bao[6-9]对金属材料进行定量分析，得出了适用于从低应力三轴比率到中等应力三轴比率的断裂公式。ImadBarsoum和JonasFaleskog[10~lUiS过刻痕杆试验，研究金属在不同应力三轴比率发生延性断裂时的微孔合并机理,且给出了关于应力三轴比率和Lode参数公式。各国规范仅

8、是从构造上对断裂进行预防，亦有国内外专家提出了自己的断裂公式，但材料断裂模式随应力状态不同而发牛变化，时至今日，并没有一个较为完善的断裂公式得到认可并推广应用。为研究钢框架梁柱节点的受力分析和抗断设计，本文对文献[12]屮的STF-1全焊节点试件进行了基于椭球面屈服模型山1的数值分析。研究