不同连接刚度下梁柱板端节点的受力影响分析.pdfVIP

论坛 LUN TAN 不同连接刚度下梁柱板端节点的受力影响分析 文/董宏 摘要：本文采用大型有限元分析软件ANSYS，对于梁柱刚性节点方式进行了深入的 研究，分析了其发生屈服破坏时各自的受力状况，并深入分析了不同节点连接参数对其 刚度、应力分布等的影响，并结合具体的节点设计，提出了一定的建议和看法。 关键词：节点连接 有限元 连接参数 1. 梁柱板端节点连接有限元模型的 1.3 非线性状态 建立 引起结构非线性的原因很多，相应 1.1模型描述 的非线性问题可以分成三种主要类型： 图2 网格划分 本文的研究不考虑几何的缺陷， （1）状态变化(包括接触) 柱翼缘与加劲肋，端板与梁在焊接时 主要指与状态相关的非线性行为， 系数为0.40，螺栓中的预拉力采用预拉 的收缩引起的变形也不考虑。本文节 结构的刚度由于其状态的改变在不同的 力单PRETS179来模拟。该结点连接构 点连接螺栓预紧力采用直接加载法中 值之间突然变化。接触问题就是一种很 造有限元模型如图2所示。 的途径一来施加，即设置预拉力单元 普遍的状态非线性行为。 1.5材料模型 （2）几何非线性 PRETS179，通过PSMESH或者EINTF命 根据结构钢材料的弹塑性特点，对 令在一个已经划分网格的结构中定义一 如果结构经受大变形，它变化的几 于梁柱腹板、翼缘、加劲肋和端板，单 何形状可能会引起结构的非线性响应， 个截面并插入预拉力单元PRETS179， 元的应力应变关系近似简化为三折线， 这种非线性问题为几何非线性问题。 然后通过SLOAD命令来施加PRETS179 如图3所示；对于螺栓材料包括螺栓 单元的预应力；对预紧力的处理方法 （3）材料非线性 体、螺栓头、螺栓帽，其应力应变曲线 是：首先在预紧区施加预拉力，然后在 很多材料具有非线性的应力—应 如图4所示。材料均为各向同性，弹性 施加工作荷载的同时固定预紧区的位 变关系，这是结构非线性的常见原因。 5 模量取2.06 ×10 Mpa ，泊松r取为0.3， 移，用来模拟高强度螺栓的预拉力施加 材料非线性问题又可以分为两类。一类 −6 3 容重取为7.85 ×10 kg / m 。 和正常工作状态。剪力是通过有预加力 是不依赖于时间的弹塑性问题；另一类 螺栓的螺距之间的摩擦力来传递的。在 是依赖于时间的粘弹、粘塑性问题，其 建模中未考虑焊缝的影响，且假设螺栓 特点是荷载作用以后，材料不仅立即发 在洞边界没有接触摩阻。 生变形，而且变形随时间而继续变化。 1.2几何模型 本文所涉及的非线性分析采用的是不依 典型的螺栓端板连接节点构造如 赖于时间的弹塑性材料模型，并且采用 图1。由梁截面通过焊接与端板连接， Von Mises屈服准则，强化阶段采用多线 端板再通过高强螺栓与柱翼缘连接柱腹 性随动强化准