腐蚀环境下空间DKT形圆钢管相贯节点极限承载力研究

作     者：梁国颖 

作者单位：长安大学 

学位级别：硕士

导师姓名：廖芳芳

授予年度：2023年

学科分类：08[工学] 081402[工学-结构工程] 081304[工学-建筑技术科学] 0813[工学-建筑学] 0814[工学-土木工程] 

主      题：空间DKT形圆钢管相贯节点 极限承载力 腐蚀 退化模型 几何参数 寿命预测 

摘      要：处于工业大气环境中的大跨空间结构,由于环境的影响,很容易产生腐蚀,尤其是结构的节点部位,腐蚀对其承载力的影响不容忽视。此外,大跨空间结构中节点形式越来越复杂,DKT形相贯节点的应用也开始兴起,因此本文开展腐蚀环境下空间DKT形圆钢管相贯节点极限承载力的研究具有重要的意义。本文主要采用有限元模拟的方法,将腐蚀后钢材材性试件的力学性能引入有限元模型中来探究腐蚀DKT形圆钢管相贯节点的极限承载力。具体内容如下:(1)对Q345B钢材材性试验试件进行室内加速腐蚀试验,来模拟工业大气环境对钢材的腐蚀。对腐蚀后的材性试验试件进行单轴拉伸试验,获得了腐蚀后材性试件的屈服强度、极限强度和弹性模量等力学性能;探究了Q345B钢材力学性能变化规律以及单面腐蚀和双面腐蚀对节点力学性能的影响。(2)选取已有的节点试验建立有限元模型,并将有限元分析结果与试验结果和规范计算结果进行了对比,以此验证本文有限元建模方式的合理性。建立了未腐蚀空间DKT形圆钢管相贯节点的有限元模型。(3)通过对未腐蚀模型进行力学性能替换和厚度折减来建立腐蚀后实际节点有限元模型,获得腐蚀后节点极限承载力,建立了节点极限承载力随腐蚀失重率的退化模型;引入已有的典型环境下大气暴露腐蚀深度预测模型,从而获得了实际节点的极限承载力随时间变化的寿命预测模型,为工程实际节点的极限承载力寿命预测提供依据。(4)利用ABAQUS有限元模型对空间DKT形圆钢管相贯节点进行了参数分析(采用控制变量法,改变单一参数来实现),涉及的参数包括主管径厚比γ、斜支管与主管管径比β、竖支管与主管管径比β、支主管夹角θ和空间角度φ,探究了不同参数下腐蚀空间DKT形圆钢管相贯节点极限承载力的变化规律。