鸟嘴式X形方管节点在支管荷载作用下的应力集中及疲劳性能研究

作     者：程斌 黄凤华 段英豪 CHENG Bin;HUANG Fenghua;DUAN Yinghao

作者机构：上海交通大学船舶海洋与建筑工程学院上海200240 

基　　金：国家自然科学基金项目(51678359) 

出 版 物：《建筑结构学报》 (Journal of Building Structures)

年 卷 期：2022年第43卷第7期

页      码：194-204页

摘      要：为研究鸟嘴式X形方管节点的应力集中特性和疲劳性能,设计了8个节点试件,并开展支管轴力工况和支管面内弯矩工况下的疲劳试验。通过静力单调加载试验,测得焊趾附近的应变分布,并采用二次外推法得到热点应力值和应力集中系数(SCF),分析此类节点在典型支管工况下的关键热点区域;同时,基于有限元参数分析揭示节点几何无量纲参数对SCF的影响规律,并提出SCF计算式。在此基础上开展循环加载试验,得到节点的疲劳破坏模式、裂纹扩展过程、刚度退化及疲劳寿命等性能指标。研究表明:支管轴力工况下的SCF最大值位于主管鞍部或支管鞍部,支管面内弯矩工况下的SCF最大值均位于支管冠部;裂纹多萌生于SCF最大值区域,且在裂纹贯穿壁厚之后节点刚度急剧下降;裂纹达到极限长度时,支管轴力工况下的节点刚度退化率在14%以内,而支管面内弯矩工况下的节点刚度退化率最大达40%;国际管结构协会疲劳设计指南的S_(rhs)-N曲线可用于评估鸟嘴式节点的疲劳寿命;在同等名义荷载作用下,鸟嘴式方管节点的疲劳性能要显著优于相同几何尺寸的传统方管节点。

主 题 词：方钢管 鸟嘴式节点 X形节点 疲劳试验 热点应力 应力集中系数 疲劳性能 

学科分类：08[工学] 081402[081402] 081304[081304] 0813[工学-化工与制药类] 0814[工学-地质类] 

核心收录：

D　O　I：10.14006/j.jzjgxb.2020.0750

馆 藏 号：203110792...