適用于自由曲面網格結構新型裝配式節(jié)點的試驗與分析研究.pdf

1、在自由曲面網格結構中，對節(jié)點形式的要求除了有足夠的強度和剛度，還要能夠適應自由曲面網格復雜的定位與多變的空間幾何關系。本文根據自由曲面網格結構的特點，提出了一種適應自由曲面網格結構的新型裝配式節(jié)點形式。
　　 通過借鑒幾何造型學和計算機圖形學的已有進展，本文討論了利用現有計算機輔助設計軟件對自由曲面進行各向同性三角形網格劃分優(yōu)化的方法。本文總結了空間解析幾何中點、線、面的相互關系，使用MATLAB編制處理自由曲面網格節(jié)點幾何信息

2、的程序，為使用常規(guī)計算分析軟件對自由曲面網格結構建立計算模型提供準確的定位信息。
　　 新型裝配式節(jié)點能夠很好的適應自由曲面結構中桿件匯交時復雜的空間關系，節(jié)點部分的焊接作業(yè)可全部在工廠完成，現場只有螺栓安裝，在保證節(jié)點強度和可靠度的同時，降低了勞動強度，提高了施工效率。按照“強節(jié)點、弱構件”的節(jié)點設計理念，提出了“節(jié)點的彎矩承載力大于桿件最大彎矩承載力，節(jié)點抗剪承載力與桿件等強”的設計原則，并依此對試驗節(jié)點試件進行初步設計。<

3、br>　　 為了直觀了解新型節(jié)點在荷載作用下的受力性能、承載力與破壞機理，本文使用了自由曲面網格結構的一個典型狀態(tài)制作節(jié)點試件進行足尺試件。新型裝配式節(jié)點在實際加工制作中可以通過切割、焊接等基礎加工工藝完成，說明不使用精密機械加工也可以實現適用于自由曲面網格結構復雜空間關系的節(jié)點制作。試驗結果表明，新型裝配式節(jié)點利用高強螺栓抗剪承載可靠，傳力機制明確，試驗驗證了這種節(jié)點形式的合理性和可靠性。按此方法設計的新型節(jié)點形式具有足夠的安全儲備

4、，滿足“強節(jié)點弱構件”的要求。
　　 本文對提出的新型節(jié)點建立了ANSYS有限元模型，考慮大變形影響，采用Von-Mises屈服準則的理想彈塑性材料，結合使用罰函數法和增廣拉格朗日法模擬接觸行為，計算模型能夠較好的模擬節(jié)點區(qū)域的復雜受力狀態(tài)，計算結果與試驗結果基本吻合。利用歐洲規(guī)范3中的組件法和KishiChen的冪函數模型的結果與有限元計算結果進行對比，證明能夠通過該方法描述新型裝配式節(jié)點半剛性連接的非線性，為新型裝配式節(jié)點的