腹板单角钢连接弯矩转角关系有限元分析.pdf

《腹板单角钢连接弯矩转角关系有限元分析.pdf》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、2014年第5期·33·第40卷总第181期SichuanBuildingMaterials2014年10月DOI:10.3969/j.issn.1672-4011.2014.05.015腹板单角钢连接弯矩转角关系有限元分析丁邦法(中国十七冶集团有限公司,安徽马鞍山230000)摘要:腹板单角钢连接是梁柱常见的连接方式之一,MM=Rkiθr采用有限元软件Abaqus分析腹板单角钢的连接性能,主要分析弯矩与转角关系,并分析了角钢厚度对弯矩承载力的n=∞Mu影响,随着角钢厚度的增加,单角钢腹板连接的弯矩承载n

2、=2n=4力逐渐增大,但延性降低,从而为工程设计提供依据。n=1关键词:单角钢;连接;弯矩;转角;有限元中图分类号:TU391文献标志码:BRkiθrM={1+（θ/θ)n}1/n文章编号:1672-4011(2014)05-0033-02rOOθO=Mu/Rkiθr0前言图1幂关系模型钢框架是通过节点的连接作用,由梁柱及支撑等组成的一种结构形式,节点连接性能的好坏,直接影响到框架1有限元分析的受力性能,连接作为一种媒介,通过它,力和弯矩可以[1]试件的主要参数:柱子采用H440×300×32×32,梁从一个杆件传到

3、另一个杆件。在钢框架的传统分析和设采用H824×200×32×32,角钢分别采用L102×102×7,计中,通常是将钢框架的梁柱节点连接假设成完全刚接或L102×102×8,L102×102×9．5,L102×102×12．5,L102理想铰接,完全刚接的假设意味着框架发生变形时梁柱之×102×15,以考虑不同厚度的影响,计算模型如图2所间没有相对转动,其夹角保持不变,而理想铰接的假设意示,采用C3D8R单元,分析结果如图3~4所示。味着梁与柱之间不能传递弯矩,并且用铰接连接在一起的梁与柱将独立地发生转动。然而无论是

4、在钢框架的施工,还是试验中,各国的学者们都越来越发现实际的钢框架连接方式往往介于两者之间,既不是完全刚性连接,又不是[2]完全铰接连接,呈半刚性连接方式。目前,常见的钢结构连接方式有腹板单角钢连接、腹板双角钢连接、腹板单板连接、上下翼缘角钢连接、带腹板双角钢的上下翼缘角钢连接、T型钢连接等等。对于梁和柱的连接,要传递的一组广义力包括轴力、剪力、弯矩和扭矩。其中,对平面钢框架而言,扭矩的影响可以忽略,同时,对大多数连接与转动相比,轴向变形和剪切变形都很小。因此,人们习惯上用连接弯矩的函数来表达。当连图2计算模型接施加一

5、个弯矩M时,它的转动量为θ。单腹板角钢连接是常见连接方式的一种,国内外学者U，Magnitude[3-6]已进行了一些研究,如美国的陈惠发院士等,提出了+1.506e+01+1.380e+01一些弯矩与转角关系式,如幂函数模型,见公式(1),如+1.255e+01+1.2129e+01+1.004e+01图1所示。+8.784e+00+7.529e+00Rθ+6.274e+00kirM=(1)+5.019e+00n1/n+3.765e+001+θr+2.510e+00[()]+1.255e+00θ+0.000e+00

6、0单角钢腹板连接的初始刚度计算公式如公式(2)所[7-8]示,3taαcosh(αβ)YR=G(2)ki3(αβ)cosh(αβ)-sinh(αβ)XZ为了进一步验证公式的精确性及工程适用性,本文采用有限元软件Abaqus分析腹板单角钢连接的弯矩与转角关图3位移云图系,并分析角钢厚度变化对弯矩承载力的影响。为了验证腹板单角钢连接弯矩与转角幂函数模型的精确性,利用Abaqus分析得到的弯矩与转角曲线,与幂函数模作者简介:丁邦法(1959-),男,安徽安庆人,工程师,主要从事工程型进行对比,如图5~6所示,通过对比,发现

7、幂函数能很好技术相关工作。地解决弯矩与转角曲线关系,从而验证了幂函数的精确性。·34·2014年第5期2014年10月SichuanBuildingMaterials第40卷总第181期CurvesofMuandthicknessofsingleangleSrMises(Avg：75%）64+8.001e+0262+7.334e+02+6.667e+02）60+6.001e+02m+5.334e+02·58+4.667e+02N+4.001e+02k/(56Numerical+3.334e+02umeth

8、od+2.667e+02M54+2.000e+0252+1.334e+02+6.671e+0150+4.005e-0248789.512.515Thicknessofsingleangle/mm图8不同厚度角钢弯矩承载力YXrelationshipbetweenultimteloadandthicknessofsingleangleZ）60my