钢结构梁柱节点的模型相似性研究-结构工程专业论文.docxVIP

摘要 摘 要 I I 模型试验在结构工程中应用广泛，其试验结果可以作为工程设计的依据。然而，目前 对于梁柱节点模型试验及模拟误差的分析缺乏系统的研究。本文作为国家自然科学基金课 题《框架节点性能研究的标准方法研究》的一个子项，从理论分析、试验研 究和有限元分析三个角度集中讨论了钢结构梁柱节点模型试验的相关问题，其内容包括梁 柱节点相似条件的推导、节点模型设计方法的比较与讨论，不同缩尺比例模型的相似性分 析和模型模拟误差的分析，并初步探讨了模拟误差的影响因素及其作用规律。 本文首先以简支梁模型试验为例，从理论上进行了深入的分析，对比了两种模型设计 方法的模拟误差，并指出了产生模拟误差的原因，在此基础上提出了受弯构件或以受弯为 主的结构的模型设计推荐性意见。另外，根据相似原理和量纲分析法推导出钢结构梁柱节 点模型试验的相似条件。 在钢结构梁柱节点试验中，本研究根据相似条件设计了 3 个梁柱等截面的 T 形节点， 其一为节点原型，另外两个是缩尺比例分别为 0.706 和 0.563 的模型。试验采用在柱端铰 接固定、梁端静力单调加载的方式，考察了模型与原型在应力、位移、总体变形特征以及 破坏模式等方面的相似性，对应力、位移进行了模拟误差分析。 在有限元分析中，本研究用 ABAQUS 软件建立了四组非线性分析模型，然后讨论了四 种模型设计方法中不同测点在多级荷载作用下应力和位移的相似性，由此得出模型的模拟 误差及其变化，并进一步探讨模拟误差的影响因素及其作用规律。 试验结果和有限元分析的数据表明了几何上的型钢厚度是导致钢结构梁柱节点试验模 拟误差的主要原因，另外边界条件和材料性能上的不相似也会导致模拟误差的产生，而且 模拟误差会由于受力过程发展、位置区域等的不同而改变。在这些研究分析的基础上，本 文提出了梁柱节点模型试验的参考性意见。 关键词：钢结构梁柱节点，模型试验，模拟误差，相似性，影响因素 Abstract Abstract II II Model test is a widely-used means of structure engineering research, and its reulst could be used as the reference of engineering-oriented desining. However, there still lacks systematical study among different-scaled beam-to-column connections at present, and simulation error analysis is also missed when converting model-testing data to that of prototype. Therefore, the present study, as a subproject of “the standard research methods in property study of frame connections” supported by National Natural Science Funds (No., focused on the model testing of steel beam-to-column connections from three aspects of theoretical analysis, experimental study and finite element analysis respectively. The present research work mainly included four items of the deduction of similarity condition of beam-to-column connections, the comparison of the methods of model designing, the analysis of the similarity of different-scale models and the analysis of simulation error between the model and the prototype, aiming to find out the main factors influencing the simulation error and to figure out the law of its influence. In the present study we analyz