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连续焊接不锈钢屋面系统l型支座的疲劳力学性能研究

连续焊接不锈钢屋面系统L型支座的疲劳力学性能研究

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作者：姜宇泽广州大学

学位级别：硕士

金属屋面系统在引入中国并经过多年的发展后,已广泛的应用在体育馆和工业厂房等建筑中。如今金属屋面系统的应用比比皆是,它已成为建筑中重要的组成部分之一。然而在强风或台风作用下,金属屋面时常受到严重的风掀破坏,关键连接节点的失... 详细信息

金属屋面系统在引入中国并经过多年的发展后,已广泛的应用在体育馆和工业厂房等建筑中。如今金属屋面系统的应用比比皆是,它已成为建筑中重要的组成部分之一。然而在强风或台风作用下,金属屋面时常受到严重的风掀破坏,关键连接节点的失效是导致金属屋面系统破坏的重要原因。本文对金属屋面系统中的连续焊接不锈钢屋面系统的关键连接节点进行疲劳性能研究,通过拉拔疲劳试验得到其在不同恒幅循环荷载下的疲劳寿命,指出关键连接节点在拉拔疲劳试验下的两种破坏特征,并拟合出循环荷载与疲劳寿命关系的计算模型。然后使用Abaqus-Fesafe对关键连接节点的疲劳寿命进行验证分析和参数化分析。再进一步对关键连接节点进行循环荷载后的承载力冗余试验,得到关键连接节点在循环加载下的承载力变化,拟合出关于剩余承载力与循环周期关系的计算模型,并对珠海机场扩建工程-T2航站楼工程中关键连接节点的改良与设计优化进行一定的技术指导。本文主要的研究工作和结论如下:1.进行关键连接节点即l型支座的拉拔疲劳试验,完成了不同恒幅循环荷载下的拉拔疲劳试验,并对支座的母材SUS304不锈钢进行屈服强度试验。结果表明:循环加载的荷载值越小,l型支座的疲劳寿命越大;l型支座存在两种拉拔疲劳破坏特征,根据循环加载的荷载值的大小分为沿螺钉孔处破坏或沿支座折角处破坏;l型支座在受到不大于60%拉拔承载力的恒幅循环荷载时的应力除了即将破坏时外都在屈服强度内,此时支座处于弹性变形阶段,结构更加安全可靠;拟合出的循环荷载与疲劳寿命关系的计算模型与试验数据吻合度良好,能很好的反映出l型支座所受循环荷载与疲劳寿命的关系。2.基于Abaqus-Fesafe对l型支座进行数值模拟分析。结果表明:通过Abaqus-Fesafe疲劳分析的l型支座的破坏特征与拉拔疲劳试验中l型支座的破坏特征相同;通过Abaqus-Fesafe疲劳分析出的l型支座的疲劳寿命与拉拔疲劳试验中l型支座的疲劳寿命吻合度良好。3.进行l型支座的循环加载后的承载力冗余度试验,探究支座在拉拔疲劳试验过程中的剩余承载力随循环周期的变化,完成了l型支座在循环荷载下不同周期的剩余承载力试验。结果表明:循环的周期越大,l型支座的剩余承载力越小;拟合出的剩余承载力与循环周期关系的计算模型与试验数据吻合度良好,能很好的反映出支座承载力冗余度与循环周期的关系,并可以对珠海机场扩建工程—T2航站楼工程中l型支座的改良与设计优化进行一定的技术指导。

关键词：连续焊接不锈钢屋面系统风致疲劳作用 l型支座 SUS304不锈钢

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