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2023年 第38卷 第4期
2023, 38(4): 1-13.
doi: 10.13206/j.gjgSE23030402
摘要
PDF (13978KB)
摘要:
作为铝合金单层网壳最常用的节点形式,铝合金板式节点主要承受轴力和弯矩的作用。现有的研究成果主要集中于该节点在弯矩和轴力单独作用下的刚度模型,并没有模型可以模拟该节点在弯矩和轴力共同作用下的刚度特征。为此通过试验探索、数值分析及理论研究来解决该问题,提出可以同时考虑弯矩和轴力作用的板式节点等效刚度模型。首先开展铝合金板式节点的抗弯及抗压试验,初步探明节点在弯矩和轴压力单独作用下的变形机理。试验结果表明,板式节点的轴向变形和弯曲变形分为4个阶段:螺栓固定阶段、螺栓滑移阶段、孔壁承载阶段和破坏阶段。在...
作为铝合金单层网壳最常用的节点形式,铝合金板式节点主要承受轴力和弯矩的作用。现有的研究成果主要集中于该节点在弯矩和轴力单独作用下的刚度模型,并没有模型可以模拟该节点在弯矩和轴力共同作用下的刚度特征。为此通过试验探索、数值分析及理论研究来解决该问题,提出可以同时考虑弯矩和轴力作用的板式节点等效刚度模型。首先开展铝合金板式节点的抗弯及抗压试验,初步探明节点在弯矩和轴压力单独作用下的变形机理。试验结果表明,板式节点的轴向变形和弯曲变形分为4个阶段:螺栓固定阶段、螺栓滑移阶段、孔壁承载阶段和破坏阶段。在...
2023, 38(4): 14-19.
doi: 10.13206/j.gjgS22030101
摘要:
近年来单层铝合金网壳被广泛应用于大跨空间结构,最常用的节点形式为板式节点。单层网壳的节点同时承受轴力和弯矩的作用,目前已有的研究成果大部分集中于板式节点抗弯性能,对其轴向性能的研究工作较少。针对以上研究现状,以板式节点轴向性能为研究对象,开展了抗压试验,并建立对应的数值分析模型。试验与数值模拟对比结果表明,板式节点轴向荷载-位移曲线包含4个阶段:弹性阶段、螺栓滑移阶段、孔壁承压阶段和失效阶段。试验和数值模拟的荷载-位移曲线较为一致,破坏模式均为沿梁端螺栓孔处破坏。显然,数值模型非常准确,可用于后...
近年来单层铝合金网壳被广泛应用于大跨空间结构,最常用的节点形式为板式节点。单层网壳的节点同时承受轴力和弯矩的作用,目前已有的研究成果大部分集中于板式节点抗弯性能,对其轴向性能的研究工作较少。针对以上研究现状,以板式节点轴向性能为研究对象,开展了抗压试验,并建立对应的数值分析模型。试验与数值模拟对比结果表明,板式节点轴向荷载-位移曲线包含4个阶段:弹性阶段、螺栓滑移阶段、孔壁承压阶段和失效阶段。试验和数值模拟的荷载-位移曲线较为一致,破坏模式均为沿梁端螺栓孔处破坏。显然,数值模型非常准确,可用于后...
2023, 38(4): 20-28.
doi: 10.13206/j.gjgS22082601
摘要:
受到独角仙的前翅中同时含有小柱和气囊壁结构的启发,对传统铝合金蜂窝板进行了改进,在铝合金蜂窝板芯板的蜂窝壁端部设置了小柱结构,即壁端柱甲虫板。因为独角仙前翅中有约10%的小柱分布在蜂窝壁的中间,故增加了小柱设置在蜂窝壁中部的壁中柱甲虫板。以三种板为研究对象,开展试验和有限元分析。为完全模拟一体化成型蜂窝板的性能和考虑到3D打印技术无法打印铝合金材料,故试验用树脂作为材料,采用3D打印技术制作一体化蜂窝板试件进行试验,用于验证计算机模拟的准确性。试验首先运用树脂材料通过3D打印技术制作3种不同构型...
受到独角仙的前翅中同时含有小柱和气囊壁结构的启发,对传统铝合金蜂窝板进行了改进,在铝合金蜂窝板芯板的蜂窝壁端部设置了小柱结构,即壁端柱甲虫板。因为独角仙前翅中有约10%的小柱分布在蜂窝壁的中间,故增加了小柱设置在蜂窝壁中部的壁中柱甲虫板。以三种板为研究对象,开展试验和有限元分析。为完全模拟一体化成型蜂窝板的性能和考虑到3D打印技术无法打印铝合金材料,故试验用树脂作为材料,采用3D打印技术制作一体化蜂窝板试件进行试验,用于验证计算机模拟的准确性。试验首先运用树脂材料通过3D打印技术制作3种不同构型...
2023, 38(4): 29-34.
doi: 10.13206/j.gjgS22063003
摘要:
单层铝合金网壳具有自重轻、耐腐蚀、外形优美等诸多优点,近年来被广泛应用于大跨空间结构。由于板式节点构造简单且安装方便,已成为单层铝合金网壳最常用的节点形式之一。但由于该节点仅通过盖板与铝合金梁的翼缘连接,而与腹板并不连接,导致其抗剪承载力及面内轴向刚度严重不足,容易发生失稳破坏,不能满足大跨度铝合金网壳对节点性能的需求。为此在现有节点的基础上,提出一种新型花环齿槽组合节点。为探究新型铝合金花环齿槽节点的抗剪性能和破坏形态,对新型节点和传统板式节点进行了抗剪试验,获得了两种节点在面外荷载下的失效模...
单层铝合金网壳具有自重轻、耐腐蚀、外形优美等诸多优点,近年来被广泛应用于大跨空间结构。由于板式节点构造简单且安装方便,已成为单层铝合金网壳最常用的节点形式之一。但由于该节点仅通过盖板与铝合金梁的翼缘连接,而与腹板并不连接,导致其抗剪承载力及面内轴向刚度严重不足,容易发生失稳破坏,不能满足大跨度铝合金网壳对节点性能的需求。为此在现有节点的基础上,提出一种新型花环齿槽组合节点。为探究新型铝合金花环齿槽节点的抗剪性能和破坏形态,对新型节点和传统板式节点进行了抗剪试验,获得了两种节点在面外荷载下的失效模...
2023, 38(4): 35-40.
doi: 10.13206/j.gjgS22052301
摘要:
基于板式节点的单层铝合金网壳被广泛应用于大跨空间结构。目前在进行板式节点单层铝合金网壳分析和计算时,均采用弹簧单元法模拟该节点的力学性能。弹簧单元法虽然准确,但建模方法较为复杂,并不便于工程师使用。为此,以板式节点的等效方法为研究对象,采用等效梁单元来模拟板式节点的力学性能,给出了该等效方法的计算公式,并通过数值模拟和拟静力试验验证了该方法的有效性。然后使用该方法分析了节点域长度和起拱高度对板式节点的影响。通过前期的抗压及抗弯试验发现,在轴力和弯矩作用下板式节点的荷载-位移曲线包含4个阶段:弹性...
基于板式节点的单层铝合金网壳被广泛应用于大跨空间结构。目前在进行板式节点单层铝合金网壳分析和计算时,均采用弹簧单元法模拟该节点的力学性能。弹簧单元法虽然准确,但建模方法较为复杂,并不便于工程师使用。为此,以板式节点的等效方法为研究对象,采用等效梁单元来模拟板式节点的力学性能,给出了该等效方法的计算公式,并通过数值模拟和拟静力试验验证了该方法的有效性。然后使用该方法分析了节点域长度和起拱高度对板式节点的影响。通过前期的抗压及抗弯试验发现,在轴力和弯矩作用下板式节点的荷载-位移曲线包含4个阶段:弹性...
2023, 38(4): 41-48.
doi: 10.13206/j.gjgS23021002
摘要:
为了提高铝合金蜂窝板组合网壳的计算效率,分别采用引入接触单元的耦合法(简称接触模型)和完全协调法建立了有限元分析模型,并且将有限元分析结果与铝合金蜂窝板组合网壳承载力试验结果进行了对比分析,然后基于两种有限元分析方法建立了大跨铝合金蜂窝板组合网壳模型,并且提出了引入折减系数的完全协调法作为铝合金蜂窝板组合网壳的简化计算方法。基于上述简化计算方法,采用ANSUYS软件建立了有限元分析模型,探究了铝合金蜂窝板组合网壳在不同矢跨比(1/4、1/5、1/6)、不同跨度(40,50,60 m)和不同板厚(...
为了提高铝合金蜂窝板组合网壳的计算效率,分别采用引入接触单元的耦合法(简称接触模型)和完全协调法建立了有限元分析模型,并且将有限元分析结果与铝合金蜂窝板组合网壳承载力试验结果进行了对比分析,然后基于两种有限元分析方法建立了大跨铝合金蜂窝板组合网壳模型,并且提出了引入折减系数的完全协调法作为铝合金蜂窝板组合网壳的简化计算方法。基于上述简化计算方法,采用ANSUYS软件建立了有限元分析模型,探究了铝合金蜂窝板组合网壳在不同矢跨比(1/4、1/5、1/6)、不同跨度(40,50,60 m)和不同板厚(...
2023, 38(4): 49-51.
doi: 10.13206/j.gjgS23010320
摘要:
采用薄壁构件理论对C形截面和Z形截面檩条在风吸力作用下的平衡微分方程进行了理论推导和有限元验证。结果表明:Z形檩条求解扭转变形的平衡微分方程中,扭矩项很小,从而推论出Z形截面檩条在风吸力下产生的扭转变形很小;薄壁构件的理论结果与有限元分析结果吻合;Z形檩条的承载力高于同一规格的C形檩条,应优先采用Z形截面。
采用薄壁构件理论对C形截面和Z形截面檩条在风吸力作用下的平衡微分方程进行了理论推导和有限元验证。结果表明:Z形檩条求解扭转变形的平衡微分方程中,扭矩项很小,从而推论出Z形截面檩条在风吸力下产生的扭转变形很小;薄壁构件的理论结果与有限元分析结果吻合;Z形檩条的承载力高于同一规格的C形檩条,应优先采用Z形截面。
