留言板

尊敬的读者、作者、审稿人, 关于本刊的投稿、审稿、编辑和出版的任何问题, 您可以本页添加留言。我们将尽快给您答复。谢谢您的支持!

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

锁铆连接柱面组合网壳的承载力试验研究

袁良健 郑腾腾 赵才其 尚礼杰 顾业

袁良健, 郑腾腾, 赵才其, 尚礼杰, 顾业. 锁铆连接柱面组合网壳的承载力试验研究[J]. 钢结构(中英文), 2024, 39(3): 1-6. doi: 10.13206/j.gjgS22102202
引用本文: 袁良健, 郑腾腾, 赵才其, 尚礼杰, 顾业. 锁铆连接柱面组合网壳的承载力试验研究[J]. 钢结构(中英文), 2024, 39(3): 1-6. doi: 10.13206/j.gjgS22102202
Liangjian Yuan, Tengteng Zheng, Caiqi Zhao, Lijie Shang, Ye Gu. Experimental Study on Bearing Capacity of Locking Riveting Connection Cylindrical Composite Reticulated Shell[J]. STEEL CONSTRUCTION(Chinese & English), 2024, 39(3): 1-6. doi: 10.13206/j.gjgS22102202
Citation: Liangjian Yuan, Tengteng Zheng, Caiqi Zhao, Lijie Shang, Ye Gu. Experimental Study on Bearing Capacity of Locking Riveting Connection Cylindrical Composite Reticulated Shell[J]. STEEL CONSTRUCTION(Chinese & English), 2024, 39(3): 1-6. doi: 10.13206/j.gjgS22102202

锁铆连接柱面组合网壳的承载力试验研究

doi: 10.13206/j.gjgS22102202
基金项目: 

国家自然科学基金项目(51578136)

详细信息
    作者简介:

    袁良健,硕士,工程师,主要从事大跨度空间结构、数字化设计等方面的研究,yuanliangjiann@163.com

    通讯作者:

    赵才其,博士,副教授,主要从事大跨度空间结构、复杂异形结构等方面的研究,101000815@seu.edu.cn

Experimental Study on Bearing Capacity of Locking Riveting Connection Cylindrical Composite Reticulated Shell

  • 摘要: 铝合金具有密度小、耐蚀性好、易加工、比强度高、成型方便等优点,铝合金的密度约为普通钢材密度的1/3,而强度与常规的钢材刚度相当,因此铝合金结构可以获得更大的跨度,受到越来越多建筑师和结构工程师的关注与青睐。为了充分发挥铝合金蜂窝板轻质高强的优势,克服铝合金网壳弹性模量较低的缺点,提出了一种新型的铝合金蜂窝板柱面组合网壳结构。该结构由铝合金蜂窝板和铝合金网壳通过锁铆连接而成,以达到铝合金蜂窝板和铝合金网壳协同工作的目的。为此设计并制备了尺寸为4 400 mm × 1 530 mm × 1 100 mm的柱面网壳结构,并对其进行了承载力试验,探究了柱面组合网壳的受力特点及破坏机理。在考虑双重非线性以及失稳影响的基础上,对柱面组合网壳进行非线性有限元分析,将分析结果与承载力试验结果对比,验证了有限元分析方法的可靠性。结果表明:组合网壳板-杆之间破坏时连接件主要形式为跨中短跨处抽芯铆钉被剪断,边跨由于铝合金翘曲导致抽芯铆钉拉断,锁铆连接件周围有板件错动趋势,但并未破坏;铝合金杆件最终破坏形式包括铝合金杆件在跨中受力最大处发生沿开孔薄弱处断裂,边跨受压屈曲,铝合金蜂窝板在杆件变形较大处也发生了脱胶现象;在加载点位移为30 mm之前,试件处于弹性阶段,之后进入弹塑性阶段、柱面网壳的非线性行为主要由铝合金杆件与蜂窝板之间的锁铆连接性能决定。柱面组合网壳试件的承载力为6 951 N,随着位移的增加,荷载持续降低。考虑双重非线性的有限元分析模型可以有效地模拟组合网壳在弹塑性阶段的受力性能,而考虑失稳后能较好地模拟组合柱面网壳失稳后的变形及受力性能。所提出的有限元分析方法能较精确地模拟柱面网壳的荷载-位移曲线,计算效率高、收敛性好,极限承载力误差在2%左右。锁铆连接集开孔、成型于一体,只需定位便能利用锁铆连接工具将锁铆成型,加工效率最高,成型质量有保证,稳定性优于传统机械的连接,未来可形成“流水线”生产,提高建筑工业化程度。
  • [1] 董石麟,罗尧治,赵阳.大跨度空间结构的工程实践与学科发展[J].空间结构,2005,11(4):23-26.
    [2] 邵志伟,许立英.目前大跨空间结构的发展现状和趋势[J].居业,2017(3):153-155.
    [3] 刘延辉,李宝成.铝和铝合金的特点及铝合金的强化[J].黑龙江科技信息, 2007(4):18,43.
    [4] 杨联萍,韦申,张其林.铝合金空间网格结构研究现状及关键问题[J].建筑结构学报, 2013, 34(2):1-19.
    [5] 张其林.铝合金结构在我国的应用研究与发展[J].施工技术, 2018,47(15):13-17

    ,25.
    [6] 赵才其,马军,陶健.新型装配式蜂窝板空腹屋盖结构的承载力试验研究[J].东南大学学报(自然科学版), 2014,44(3):626-630.
    [7] Zhao C Q, Zheng W D, Ma J, et al. The lateral compressive buckling performance of aluminum honeycomb panels for long-span hollow core roofs[J]. Materials,2016,9(6):444-452.
    [8] Zhao C Q, Ma J, Du S C. The mechanical behaviour of new longspan hollow-core roofs based on aluminum alloy honeycomb panels[J]. Materials and Technologies, 2019, 53(3):311-318.
    [9] Zhao C Q, Gu Y, Zheng T T, et al. The connection performance and bearing capacity of a single-layer combined lattice shell with aluminium alloy honeycomb panels[J/OL]. Case Studies in Construction Materials, 2022, 16[2022-01-24]. https://doi.org.10.1016/j.cscm.2022.e00917.
    [10] 赵才其,马军,尹凌峰.装配式蜂窝板轻型空腹屋盖结构体系:200810100745. X[P]. 2010-04-10.
    [11] Zhao L, He X, Xing B, et al. Influence of sheet thickness on fatigue behavior and fretting of self-piercing riveted joints in aluminum alloy 5052[J]. Materials&Design, 2015, 87(15):1010-1017.
    [12] 万淑敏, Hu S J,李双义,等.半空心铆钉自冲铆接的工艺参数及铆接质量的判定[J].天津大学学报, 2007(4):494-498.
    [13] 吴小丹,王敏,孔谅,等.铆速对SPR自冲铆接接头成形性能的影响[J].机械设计与制造, 2017(2):210-212.
    [14] 全国钢标准化技术委员会.金属材料拉伸试验第1部分:室温试验方法:GB/T 228. 1-2021[S].北京:中国标准出版社,2021.
  • 加载中
计量
  • 文章访问数:  51
  • HTML全文浏览量:  12
  • PDF下载量:  5
  • 被引次数: 0
出版历程
  • 收稿日期:  2022-10-22
  • 网络出版日期:  2024-05-31
  • 刊出日期:  2024-03-22

目录

    /

    返回文章
    返回