平面k型主圆支方钢管节点力学性能数值分析

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1、第28卷第8期Vol.28No.8工程力学2011年8月Aug.2011ENGINEERINGMECHANICS219文章编号：1000-4750(2011)08-0219-07平面K型主圆支方钢管节点力学性能数值分析*1,21陈誉，唐菊梅(1.华侨大学土木工程学院，福建，泉州362021；2.同济大学土木工程学院，上海200092)摘要：以平面K型主圆支方钢管节点的试验数据为基础，建立有限元参数分析模型，进行了非线性有限元参数分析。研究揭示了节点受力全过程，破坏模式以及分布规律。重点考察了支管边长与主管直径比值β、主管的径厚比

2、γ和支管与主管的壁厚比τ对节点极限承载力的影响。有限元参数分析结果表明：主管的径厚比γ和支管与主管的壁厚比τ对节点极限承载力影响较大，而支管边长与主管直径比值β影响较小；γ和τ值均比较小的节点破坏时支管达到杆件极限承载力，说明节点效率大于1，其它几何参数的节点破坏时支管并没有达到杆件极限承载力即节点效率小于1。在国际焊接协会中的平面K型圆钢管节点极限承载力计算公式的基础上，应用多元线性回归方法拟合出平面K型主圆支方钢管节点的承载力计算公式；通过公式本身的回归校验和试验结果以及有限元数据的统计分析，证明该文建立的该类节点极限承载力

3、计算公式具有较高精度。关键词：平面K型主圆支方钢管节点；力学性能；数值分析；极限承载力；计算公式中图分类号：TU392.3文献标志码：ANUMERICALSIMULATIONANDEXPERIMENTALVALIDATIONOFMECHANICALPROPERTIESOFUNSTIFFENEDK-JOINTSWITHCIRCULARCHORDANDSQUAREBRACES*1,21CHENYu,TANGJu-mei(1.CollegeofCivilEngineering,HuaqiaoUniversity,Quanzhou,Fu

4、jian362021,China;2.CollegeofCivilEngineering,TongjiUniversity,Shanghai200092,China)Abstract:Afiniteelementmodelsimulatingthebehaviorofun-stiffenedK-jointswithcircularchordandsquarebraceswasestablished.Numericalsimulationrevealsfailureprocessandpropagationofplasticity

5、ofjointsandfailuremodes.Theeffectofdiameterratioofbranchtochordβ,ratioofchordradiustothicknessγ,andthicknessratioofbranchtochordτonultimatecapacityofthejointswasalsostudied.Parametricanalysisindicatesthatγandτhavelargeeffectonultimatecapacityofjointscomparedwithβ.Joi

6、ntswithsmallγandsmallτyieldcompletely.BasedonthedesignequationofcircularhollowsectionK-jointsbyInternationalInstituteofWelding,aformulapredictingtheultimatecapacityofunstiffenedK-jointswithcircularchordandsquarebraceswasproposedbyapplyingmultivariateregressionanalysi

7、s.Resultscalculatedusingtheproposeddesignequationsagreewellwithexperimentalresultsandfiniteelementanalysisresults,sothedesignequationofunstiffenedK-jointswithcircularchordandsquarebraceswasvalidated.Keywords:unstiffenedK-jointswithcircularchordandsquarebraces;mechani

8、calproperties;numericalsimulation;ultimatecapacity;designequation———————————————收稿日期：2011-01-15；修改日期：2011-03-11基金项目：国家自然科学基金项目(5100