基于损伤的N型钢管节点静力与滞回性能研究

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N型相贯节点是钢管结构中常用的节点形式之一,它具有节约材料、节点承载力大、滞回性能好等诸多优点。目前,国内外关于圆钢管相贯节点静力性能的研究较为成熟,承载力的计算在规范中亦有规定。但针对N型钢管相贯节点的极限承载力和滞回性能的研究相对较少,规范也只是简单的将N型节点归纳为K型节点中。因此有必要对其受力性能进行深入的理论分析。论文在考虑损伤的基础上建立了有效的,准确的N型节点有限元模型。针对影响节点的各类参数建立了不同的节点模型,分别研究了其在静力作用下和低周反复加载的影响下,节点的受力性能和破坏形态。对于各类参数,通过研究得到以下结论:在静力作用下,N型节点主要有受压主管局部屈曲和整体破坏两种破坏方式。其中参数β和γ取值的增大,能有效的提高了节点的极限承载力以及刚度值的大小。而间隙比η两支管夹角θ和轴压比f(n)取值的增大,则降低节点的极限承载力和节点刚度值的大小。在低周反复加载下,节点在弹性范围内,荷载和位移基本上呈线性关系,滞回曲线曲线重合,包络面积几乎为零,变形能为弹性应变能,几乎没有能量消耗。进入塑性范围循环加载时在同一位移量级循环过程中,后两次位移量级的荷载值比第一次的荷载值要低,表明存在刚度退化。同时,同一位移量级下,滞回环所包围的面积略有减少,可见节点的耗能能力在逐级退化。参数β和γ的增大,使得滞回曲线更加饱满,极限承载力,刚度和位移延性系数以及能量耗散系数都有所增大。而参数η,θ和f(n)值的增大,使得滞回曲线面积减少,刚度和位移延性系数不同程度的降低。并且当轴压比值超过0.3时,节点承载力,滞回性能及延性降低的极为迅速,节点偏向于脆性破坏。本文分析并总结了这些参数变化对节点的影响。最后对需要进一步研究的课题进行了探讨。
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