轴力和弯矩共同作用下焊接空心球节点承载力研究与实用计算方法 被引量：50

1

作者 董石麟 唐海军 +2 位作者 赵阳 傅学怡 顾磊 《土木工程学报》 EI CSCD 北大核心 2005年第1期21-30,共10页

国家游泳中心“水立方”多面体空间刚架结构中 ,杆件除承受轴力外 ,还承受相当大的弯矩 ,但目前规范对焊接空心球节点在轴力和弯矩共同作用下的设计方法尚属空白。本文采用理想弹塑性应力 应变关系和Von Mises屈服准则、同时考虑几何... 国家游泳中心“水立方”多面体空间刚架结构中 ,杆件除承受轴力外 ,还承受相当大的弯矩 ,但目前规范对焊接空心球节点在轴力和弯矩共同作用下的设计方法尚属空白。本文采用理想弹塑性应力 应变关系和Von Mises屈服准则、同时考虑几何非线性的影响 ,建立了焊接空心球节点的有限元分析模型 ,对承受轴力、弯矩及两者共同作用的空心球节点进行了大量的非线性有限元分析。通过典型节点的试验研究 ,直观了解节点的受力性能和破坏机理 ,并验证了有限元模型的正确性。文中还推导了基于冲切面剪应力破坏模型的节点承载力的简化理论解。最后 ,综合简化理论解、有限元分析和试验研究的结果 ,提出了轴力和弯矩共同作用下的节点承载力实用计算方法 ,可供实际工程设计采用 。 展开更多

关键词 焊接空心球节点 组合荷载 承载力 有限元分析 试验研究 实用计算方法

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焊接空心球节点荷载—位移曲线双线性模型研究 被引量：17

2

作者 廖俊 张毅刚 《空间结构》 CSCD 北大核心 2010年第2期31-38,共8页

利用ANSYS11.0,采用实体单元建模、线性强化的应力-应变关系和Von-Mises屈服准则,对焊接空心球节点进行弹塑性分析,采用弧长法跟踪球节点的荷载-位移曲线.首先利用试验数据验证了计算模型的正确性;然后对焊接空心球节点进行大量有限元分... 利用ANSYS11.0,采用实体单元建模、线性强化的应力-应变关系和Von-Mises屈服准则,对焊接空心球节点进行弹塑性分析,采用弧长法跟踪球节点的荷载-位移曲线.首先利用试验数据验证了计算模型的正确性;然后对焊接空心球节点进行大量有限元分析,发现节点的荷载-位移曲线具有明显规律,并利用回归分析得出了与焊接球尺寸和偏心有关的屈服系数和刚度系数公式;接着利用正交设计方法,拟合所得数据,给出了与尺寸有关的焊接球节点初始轴向刚度和弯曲刚度公式;最后回归分析得到与尺寸和偏心有关的节点的极限承载力公式,从而最终确立了荷载-位移曲线的双线性模型. 展开更多

关键词 焊接空心球 线性强化 荷载-位移曲线 双线性模型

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网(壳)架及轻钢结构设计、施工及检验的有关问题探讨(上) 被引量：9

3

作者 丁芸孙 《空间结构》 CSCD 2004年第1期31-40,共10页

了解规范的来龙去脉,有助于灵活处理工程中遇到的相关问题.本文探讨网架、网壳及轻钢结构的设计、施工、检验中的有关问题,主要内容包括:空心球厚簿不匀;螺栓球节点"马蹄缝"、"假拧";螺栓球网架起拱及挠度控制;高... 了解规范的来龙去脉,有助于灵活处理工程中遇到的相关问题.本文探讨网架、网壳及轻钢结构的设计、施工、检验中的有关问题,主要内容包括:空心球厚簿不匀;螺栓球节点"马蹄缝"、"假拧";螺栓球网架起拱及挠度控制;高强螺栓的材料、级别、等强;混合节点;施工安装验算;钢材与杆件拼接;焊缝等级、缺陷、可焊性及化学成份;杆件旁弯,试验及加固;荷载与侧移等. 展开更多

关键词 网(壳)架结构 轻钢结构 结构设计 焊接 空心球节点 螺栓球节点 高强螺栓

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焊接球节点刚度对网壳结构有限元分析精度的影响 被引量：11

4

作者 刘海锋 罗尧治 许贤 《工程力学》 EI CSCD 北大核心 2013年第1期350-358,364,共10页

采用与焊接空心球半径等长的刚臂来模拟节点的体积,在刚臂与杆件之间设置弹簧单元来模拟节点的刚度,推导了考虑刚臂和节点刚度的梁的单元刚度矩阵;根据焊接球节点刚度的回归公式,计算出符合施工构造要求的焊接球节点对杆件轴向刚度和弯... 采用与焊接空心球半径等长的刚臂来模拟节点的体积,在刚臂与杆件之间设置弹簧单元来模拟节点的刚度,推导了考虑刚臂和节点刚度的梁的单元刚度矩阵;根据焊接球节点刚度的回归公式,计算出符合施工构造要求的焊接球节点对杆件轴向刚度和弯曲刚度的影响范围,发现当焊接球的直径小于杆件几何中心长度的12%时,焊接球对轴力刚度的影响较小,而对弯曲刚度的影响很大;采用能量范数分析了弯曲刚度和轴力刚度误差应力解和位移解的影响,给出了焊接球对网壳位移解的误差估计公式。采用多尺度有限元法验证了该结论。 展开更多

关键词 焊接空心球 多尺度有限元 精度 能量范数 弹簧单元

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网架焊接空心球节点受压承载力的有限元分析 被引量：5

5

作者 苏明周 顾强 卢晓松 《西安建筑科技大学学报（自然科学版）》 EI CSCD 1998年第2期119-122,191,共5页

本文采用８结点４０自由度剪切厚壳单元对网架焊接空心球受压节点进行了弹塑性分析．通过对各种尺寸的节点不同加载方式的计算，分析了球面的塑性区分布、应变及位移的分布和变化规律，以及球体和钢管的尺寸、加劲肋与否、加载方式等因... 本文采用８结点４０自由度剪切厚壳单元对网架焊接空心球受压节点进行了弹塑性分析．通过对各种尺寸的节点不同加载方式的计算，分析了球面的塑性区分布、应变及位移的分布和变化规律，以及球体和钢管的尺寸、加劲肋与否、加载方式等因素对球体承载力的影响．通过对１５０多种不同情况的节点计算结果的回归分析，得出了更为合理的受压球体承载力计算公式． 展开更多

关键词 焊接空心球节点 承载力 有限元法 网架结构

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矩形钢管焊接球节点的有限元分析与试验研究 被引量：6

6

作者 邢丽 赵阳 +2 位作者 董石麟 顾磊 傅学怡 《浙江大学学报（工学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第9期1559-1563,共5页

为了解轴力、弯矩及两者共同作用下矩形钢管焊接空心球节点的受力性能与承载能力,进行了有限元分析和试验研究.采用理想弹塑性应力-应变关系、Von-Mises屈服准则,建立了基于几何非线性的有限元模型,对承受轴力、弯矩及它们共同作用的矩... 为了解轴力、弯矩及两者共同作用下矩形钢管焊接空心球节点的受力性能与承载能力,进行了有限元分析和试验研究.采用理想弹塑性应力-应变关系、Von-Mises屈服准则,建立了基于几何非线性的有限元模型,对承受轴力、弯矩及它们共同作用的矩形钢管焊接球节点进行了大量的有限元参数分析.对4个典型足尺节点进行了试验研究,直观了解节点的受力性能和破坏机理,并验证了有限元模型的可靠性.研究表明,轴力和弯矩共同作用的焊接球节点的轴力-弯矩相关关系与节点的几何参数无关,极大地简化节点承载力的计算方法. 展开更多

关键词 焊接空心球节点 矩形钢管 承载能力 有限元分析 试验研究

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双耳板焊接空心球节点轴拉力学性能研究

7

作者 焦晋峰 刘佳敏 +2 位作者 马晋鲁 陈鹏程 路国运 《沈阳建筑大学学报（自然科学版）》 CAS 北大核心 2024年第4期678-689,共12页

目的探究双耳板焊接空心球节点的受拉力学特性,揭示破坏机理并探讨影响其承载力的主要因素。方法针对8个双耳板焊接空心球节点进行轴心受拉极限承载力试验,并采用ABAQUS有限元分析软件对节点进行参数化数值分析,重点讨论节点几何尺寸对... 目的探究双耳板焊接空心球节点的受拉力学特性,揭示破坏机理并探讨影响其承载力的主要因素。方法针对8个双耳板焊接空心球节点进行轴心受拉极限承载力试验,并采用ABAQUS有限元分析软件对节点进行参数化数值分析,重点讨论节点几何尺寸对其承载力的影响。结果在轴向拉力作用下,双耳板焊接空心球节点破坏形式分为空心球开裂破坏,耳板与空心球连接处焊缝失效,且个别试件出现球面局部起皮;空心球与耳板连接端部处应力集中明显,随着荷载增大,在空心球与耳板连接处沿径向逐步进入屈服阶段。结论节点轴拉极限承载力,与空心球直径、耳板宽度与球外径比、耳板厚度与球壁厚度比呈正相关,与空心球径厚比呈负相关,且上述影响因素中空心球壁厚与耳板厚度比对承载力影响相对较小。 展开更多

关键词 双耳板 焊接空心球节点 轴心受拉 破坏形式 参数化分析

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球外加肋加固既有网架焊接空心球节点的非线性数值分析 被引量：5

8

作者 张志勇 郝圣旺 《建筑科学》 北大核心 2012年第9期14-19,共6页

设置加劲肋是提高焊接空心球节点承载能力的一个有效途径,但是在球内设置加劲肋对于既有网架节点加固来说十分困难。球外设置加劲肋可能是加固既有网架结构节点的一个可能途径。本文基于数值模拟的方法对球外设置加劲肋加固网架球节点... 设置加劲肋是提高焊接空心球节点承载能力的一个有效途径,但是在球内设置加劲肋对于既有网架节点加固来说十分困难。球外设置加劲肋可能是加固既有网架结构节点的一个可能途径。本文基于数值模拟的方法对球外设置加劲肋加固网架球节点的受力变形和破坏过程进行了分析。在数值模拟中考虑了几何非线性和材料非线性两种非线性效应。以某实际工程加固为依托,研究了空心球节点在单向受力状态和空间复杂受力状态两种情况下的受力和变形特征,对焊接空心球节点的加固前后的破坏过程进行了对照分析,给出了环状肋加固球节点的承载力提高系数。 展开更多

关键词 焊接空心球节点 加固 加劲肋 破坏过程

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基于盲孔法的网架焊接空心球节点球面焊趾处残余应力测试 被引量：5

9

作者 李洋 雷宏刚 《科学技术与工程》 北大核心 2020年第7期2816-2822,共7页

基于盲孔法对3种规格的焊接空心球节点球面焊趾处焊接残余应力进行了试验测量,根据常规模型和Kirsch理论解对比计算了本次试验选取的应变片的应变释放系数。依据Scara-Mangas经验公式对计算得到的球面径向、环向焊接残余应力进行塑性修... 基于盲孔法对3种规格的焊接空心球节点球面焊趾处焊接残余应力进行了试验测量,根据常规模型和Kirsch理论解对比计算了本次试验选取的应变片的应变释放系数。依据Scara-Mangas经验公式对计算得到的球面径向、环向焊接残余应力进行塑性修正,最终得出球面焊接残余应力分布图。探讨了焊接残余应力对工程领域中节点疲劳的影响。 展开更多

关键词 焊接残余应力 焊接空心球节点 盲孔法

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加肋焊接空心球节点受压承载力参数分析 被引量：4

10

作者 王秀丽 江磊 《建筑科学》 北大核心 2010年第11期1-4,共4页

现行《网壳结构技术规程》在计算带加劲肋的焊接空心球时的承载力公式是由试验回归分析得出的,有关加劲提高系数方面很少有系统的研究。本文采用有限元分析的方法,对直径从300～500mm的加劲空心球,球壁厚、钢管直径、钢管壁厚不同的各... 现行《网壳结构技术规程》在计算带加劲肋的焊接空心球时的承载力公式是由试验回归分析得出的,有关加劲提高系数方面很少有系统的研究。本文采用有限元分析的方法,对直径从300～500mm的加劲空心球,球壁厚、钢管直径、钢管壁厚不同的各种情况下的有限元分析结果与非加劲空心球的结果做一比较,得出受压承载力提高系数并非在任何情况下均为1.4,而是与钢管直径、钢管壁厚等因素有关。最后,以直径为500mm的球为例,分析了不同球壁厚、钢管直径、钢管壁厚对带加劲肋的焊接空心球受压承载力的影响,得出的结论可供实际工程或相关规程修订时参考。 展开更多

关键词 焊接空心球 加劲肋 受压承载力 有限元 ANSYS

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球外肋板加固焊接空心球节点的轴拉力学性能 被引量：3

11

作者 臧倩 刘红波 +2 位作者 李砚波 陈志华 李星昊 《空间结构》 CSCD 北大核心 2022年第1期71-78,共8页

由于锈损、火灾或地震损伤、荷载变化等因素,在役空间网格结构常会承载力不足,需要进行加固.针对空间网格结构中常用的焊接空心球节点,通过8个球外加肋试件的轴拉破坏试验和有限元参数化数值分析,研究了球外加肋对焊接空心球节点的加固... 由于锈损、火灾或地震损伤、荷载变化等因素,在役空间网格结构常会承载力不足,需要进行加固.针对空间网格结构中常用的焊接空心球节点,通过8个球外加肋试件的轴拉破坏试验和有限元参数化数值分析,研究了球外加肋对焊接空心球节点的加固效果,得出如下结论:(1)轴拉作用下,焊接空心球、钢管与肋板连接处应力发展较快,最先达到屈服,而未加固试件在球管连接处最先发生屈服;(2)采用球外加肋法加固焊接空心球节点后,节点承载力提高30%以上;(3)球内加肋焊接球采用球外加肋加固后承载力提高系数小于无肋焊接球;随着管球直径比和空心球壁厚的增加,加固后节点轴拉承载力提高系数下降;在球径200~400mm范围内,随着空心球直径的增加,加固后节点轴拉承载力提高系数上升. 展开更多

关键词 焊接空心球节点 轴心受拉 球外加肋加固 破坏形式 承载力提高系数

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基于红外热像的网架焊接空心球节点疲劳试验研究 被引量：3

12

作者 张建丽 靳世宏 雷宏刚 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2018年第8期173-178,共6页

焊接空心球网架结构被广泛使用在带悬挂吊车的工业厂房中。悬挂吊车带来的往复交变荷载会造成网架焊接节点的疲劳破坏。在焊接空心球节点的疲劳试验过程中,借助红外热像仪记录试件表面的温度,得到了试件表面的温升分布,温升高区位于钢... 焊接空心球网架结构被广泛使用在带悬挂吊车的工业厂房中。悬挂吊车带来的往复交变荷载会造成网架焊接节点的疲劳破坏。在焊接空心球节点的疲劳试验过程中,借助红外热像仪记录试件表面的温度,得到了试件表面的温升分布,温升高区位于钢管与焊接球的焊接连接球面焊趾处,此区域对应节点最后的疲劳破坏位置。在疲劳试验过程中,焊趾处的温升高区位置几乎不变,当疲劳裂纹穿透球壁厚时,温升高区的位置发生变化。试验表明:红外热像仪可以实时记录焊接空心球节点试件在疲劳试验过程中表面的温度,通过分析温升高区在没有可见裂纹的情况下就可预测疲劳破坏发生的位置,温升高区位置的变化对应裂纹贯穿球壁时节点试件的疲劳寿命。 展开更多

关键词 焊接空心球节点 疲劳破坏 红外热像法 穿透裂纹

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方钢管焊接空心球节点的试验研究

13

作者 邢丽 董石麟 赵阳 《科技通报》 2008年第5期683-689,共7页

国家游泳中心"水立方"的多面体空间刚架结构中,采用了配合方钢管、且承受轴力与弯矩共同作用的焊接空心球节点。本文的主要目的是通过试验研究轴力、弯矩及两者共同作用下方钢管焊接空心球节点的受力性能和承载能力,为理论公... 国家游泳中心"水立方"的多面体空间刚架结构中,采用了配合方钢管、且承受轴力与弯矩共同作用的焊接空心球节点。本文的主要目的是通过试验研究轴力、弯矩及两者共同作用下方钢管焊接空心球节点的受力性能和承载能力,为理论公式提供佐证,共选择了3种不同规格球径的6个节点。本文较详细地介绍了在轴力、弯矩及两者共同作用下方钢管焊接空心球节点模型试验过程,包括为实现轴力与弯矩共同作用的荷载条件而设计的试件、加载装置以及测点布置、加载方案等。对于模型的应力发展过程及试验结果,也逐一进行了分析。试验结果表明,有限元计算的可靠性是有保证的;节点承载力随弯矩的增大而减小。 展开更多

关键词 焊接空心球节点 方钢管 承载能力 组合荷载 试验研究

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杭州国际博览中心72m跨焊接球曲面网架施工技术 被引量：1

14

作者 周克 董继勇 +2 位作者 曹旺 陈红春 裴世赟 《钢结构》 北大核心 2015年第1期73-75,共3页

杭州国际博览中心屋顶飘带结构为抽空四角锥曲面网架,横向跨度为72m,支承在钢管柱及矩形截面彩带形拱结构上。网架安装标高位于51.453-83.423m,且为曲线型,安装难度大。根据结构造型及现场条件,利用既有主体结构的承载力,在其上部设置2... 杭州国际博览中心屋顶飘带结构为抽空四角锥曲面网架,横向跨度为72m,支承在钢管柱及矩形截面彩带形拱结构上。网架安装标高位于51.453-83.423m,且为曲线型,安装难度大。根据结构造型及现场条件,利用既有主体结构的承载力,在其上部设置2台固定式和2台行走式塔吊,采用＂分块吊装法＂施工。为保证分块单元的拼装精度,设计了一种可调式球托装置,取得了较好的效果。 展开更多

关键词 曲面网架 焊接球 行走式塔吊 可调式球托 分块吊装

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矩形钢管焊接空心球节点的有限元分析 被引量：1

15

作者 金小群 邢丽 赵滇生 《四川建筑科学研究》 北大核心 2010年第3期44-47,共4页

针对矩形管焊接空心球节点这一特殊的壳体,采用ANSYS有限元程序、理想弹塑性应力—应变关系和Von-Mises屈服准则,同时考虑几何非线性的影响,对矩形钢管焊接空心球节点的承载力进行较为详细的计算分析,在已有工作的基础上,进一步通过有... 针对矩形管焊接空心球节点这一特殊的壳体,采用ANSYS有限元程序、理想弹塑性应力—应变关系和Von-Mises屈服准则,同时考虑几何非线性的影响,对矩形钢管焊接空心球节点的承载力进行较为详细的计算分析,在已有工作的基础上,进一步通过有限元分析考察其承载能力的影响因素,特别对管边长与球径之比槡ab/D不同的节点,通过对大量计算结果的拟合分析,对现有承载力计算公式提出了改进。 展开更多

关键词 焊接空心球节点 矩形钢管 承载能力 有限元分析

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方钢管焊接空心球节点的有限元分析 被引量：1

16

作者 赵连华 《淮阴工学院学报》 CAS 2007年第1期72-76,共5页

简要叙述了焊接空心球节点的研究现状;利用大型有限元分析软件ANSYS分析了在轴力作用下方钢管焊接空心球节点的力学特性及破坏机理;在理想弹塑性状态下基于Mises屈服准则对不同几何尺寸的方钢管焊接空心球节点的极限荷载进行了比较;分... 简要叙述了焊接空心球节点的研究现状;利用大型有限元分析软件ANSYS分析了在轴力作用下方钢管焊接空心球节点的力学特性及破坏机理;在理想弹塑性状态下基于Mises屈服准则对不同几何尺寸的方钢管焊接空心球节点的极限荷载进行了比较;分析了节点几何参数对极限荷载的影响。 展开更多

关键词 空心球节点 承载能力 ANSYS 有限元 MISES 屈服条件 极限荷载

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焊接空心球节点的研究现状及研究动向 被引量：1

17

作者 邢丽 《浙江树人大学学报（自然科学版）》 2006年第3期36-40,共5页

首先介绍了焊接空心球节点的发展历史和国内外研究现状,然后在对焊接空心球节点静力性能和承载能力作简单综述的同时,侧重阐述了焊接空心球节点研究已经取得的一些成果和结论,总结了四十多年来主要提出的承载力公式.最后对焊接空心球节... 首先介绍了焊接空心球节点的发展历史和国内外研究现状,然后在对焊接空心球节点静力性能和承载能力作简单综述的同时,侧重阐述了焊接空心球节点研究已经取得的一些成果和结论,总结了四十多年来主要提出的承载力公式.最后对焊接空心球节点的研究提出了一些见解. 展开更多

关键词 焊接空心球节点 静力性能 承载能力

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方钢管焊接空心球节点的承载力分析

18

作者 邢丽 董石麟 《浙江树人大学学报（自然科学版）》 2007年第2期36-41,共6页

方钢管焊接空心球节点是一种新型的节点形式,在国家游泳中心"水立方"中首次采用,本文利用大型有限元分析软件ANSYS对轴力作用下的方钢管焊接空心球节点进行了详细的双非线性分析,分析了轴力作用下节点的应力发展情况和节点几... 方钢管焊接空心球节点是一种新型的节点形式,在国家游泳中心"水立方"中首次采用,本文利用大型有限元分析软件ANSYS对轴力作用下的方钢管焊接空心球节点进行了详细的双非线性分析,分析了轴力作用下节点的应力发展情况和节点几何参数对承载能力的影响. 展开更多

关键词 焊接空心球节点 方钢管 承载能力 有限元分析

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单轴拉力作用下网架焊接空心球节点构造细节对疲劳破坏的影响分析

19

作者 姬艳玲 雷宏刚 焦晋峰 《中国科技论文》 CAS 北大核心 2018年第19期2173-2177,共5页

为揭示焊接空心球节点疲劳破坏机理,基于ANSYS有限元软件,建立应力集中系数Kt关于α=d/D,β=t/T的计算公式。结果表明:应力集中系数随空心球直径(D)和钢管壁厚(t)呈递增趋势;随钢管直径(d)和空心球壁厚(T)呈递减趋势。应力集中系数随着... 为揭示焊接空心球节点疲劳破坏机理,基于ANSYS有限元软件,建立应力集中系数Kt关于α=d/D,β=t/T的计算公式。结果表明:应力集中系数随空心球直径(D)和钢管壁厚(t)呈递增趋势;随钢管直径(d)和空心球壁厚(T)呈递减趋势。应力集中系数随着α的增大而减小,随着β的增大而增大。疲劳裂纹产生于焊缝熔合区的应力集中处,即为疲劳破坏的起始位置。应力集中是焊接空心球节点疲劳强度低的主要原因。 展开更多

关键词 焊接空心球节点 构造细节 应力集中系数 疲劳破坏机理

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具有加劲肋的焊接球节点刚度分析(英文)

20

作者 王凡 王星 《空间结构》 CSCD 北大核心 2013年第1期91-96,共6页

空间网壳结构的节点是半刚性的,节点刚度对大跨度网壳结构的稳定承载能力有着重要的影响.按节点完全刚接或完全铰接计算会过高或过低地评价结构的稳定承载能力.而具有加劲肋的焊接球节点被广泛应用在大跨度空间网壳结构中.本文采用有限... 空间网壳结构的节点是半刚性的,节点刚度对大跨度网壳结构的稳定承载能力有着重要的影响.按节点完全刚接或完全铰接计算会过高或过低地评价结构的稳定承载能力.而具有加劲肋的焊接球节点被广泛应用在大跨度空间网壳结构中.本文采用有限元软件ANSYS对具有各种不同形式加劲肋的焊接球节点轴向刚度和弯曲刚度进行了分析,并与无肋焊接球节点进行了比较.通过回归分析,得出了具有各种不同形式加劲肋的焊接球节点轴向刚度和弯曲刚度的实用计算公式.本文为考虑节点刚度的大跨度网壳结构稳定分析提供了理论基础,并得出了可应用于实际工程的结论. 展开更多

关键词 焊接球节点 节点刚度 加劲肋 回归分析

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