本文關鍵詞：基于有限元技術的傳統(tǒng)結構榫卯帶縫工作的性能研究與分析，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：木結構古建筑是中華民族悠久歷史文化的載體,保護傳承木結構古建筑是我輩義不容辭的責任。榫卯節(jié)點的研究是木結構研究的基礎性工作。已有的研究成果中,并未關注到在實際現(xiàn)存的古代木結構中,榫卯節(jié)點處并非完全緊密相連,這點與已有研究的假設前提不符。究竟榫卯間縫隙的存在對結構造成的影響有多大,本文將研究古代材分制中的兩種材等即三等材和七等材,研究其榫卯間帶縫對結構的影響。本文利用有限元數(shù)值分析軟件ABAQUS建立四個典型的單間一榀框架模型,包括兩個試驗模型即三等材、七等材柱額榫卯間帶縫隙,兩個對比模型即三等材、七等材柱額榫卯間無縫隙�？p隙的設置采取在兩端榫頭部位處的兩個側壁上,各切割1mm縫隙,柱額之間的榫卯節(jié)點類型選用抗拉拔能力較好的燕尾榫。通過選用合適的試驗數(shù)據(jù)、設定合理的模型有限元分析參數(shù),對模型施加水平低周往復荷載,提取出模型的后處理階段結果。通過提取滯回曲線、骨架曲線、結構摩擦耗能能量曲線、變形云圖、榫頭和卯口的端部及側面的縫隙量等后處理結果,得到帶縫隙的榫卯結構的滯回曲線和骨架曲線的特點,并得出以下結論:摩擦耗能方面,帶縫隙的榫卯結構摩擦耗能開始作用的時間晚,耗能量小;剛度方面,帶縫隙的榫卯節(jié)點剛度退化程度大,初始剛度略小;運動過程方面,帶縫隙的榫卯節(jié)點屈服平臺低,更容易進入屈服、塑性階段,承受的極限荷載小,屈服平臺中最大反力出現(xiàn)的時間晚,但相比于緊密結合的榫卯結構,不容易脫榫。
【關鍵詞】：結構工程 古建筑木結構 榫卯 數(shù)值模擬 縫隙
【學位授予單位】：太原理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TU366.2
【目錄】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-9
• 第一章 緒論9-21
• 1.1 古建筑木結構榫卯9
• 1.2 榫卯節(jié)點研究現(xiàn)狀9-15
• 1.2.1 榫卯節(jié)點的研究10-13
• 1.2.2 國外研究現(xiàn)狀13
• 1.2.3 山西本土古建筑研究狀況13-15
• 1.3 選題背景及本文研究內(nèi)容15-19
• 1.3.1 選題背景——縫隙存在15-16
• 1.3.2 縫隙產(chǎn)生原因16-18
• 1.3.3 本文研究內(nèi)容18-19
• 1.4 小結19-21
• 第二章 木材的物理力學性能21-33
• 2.1 木材材性問題21-25
• 2.1.1 不均質性21-22
• 2.1.2 各向強度異性22-24
• 2.1.3 各向彈性模量異性24-25
• 2.2 木材強度的影響因素25-27
• 2.2.1 含水率25
• 2.2.2 負荷時間25
• 2.2.3 木材老化25-27
• 2.2.4 溫度27
• 2.2.5 木材疵病27
• 2.2.6 木材密度27
• 2.3 材料本構模型的選擇27-30
• 2.3.1 木材的應力-應變曲線：27-28
• 2.3.2 木材經(jīng)簡化的彈塑性本構模型：28-30
• 2.3.3 本次數(shù)值模擬的材料模型30
• 2.4 摩擦問題30-31
• 2.5 本章小結31-33
• 第三章 使用有限元軟件分析榫卯木構架33-53
• 3.1 模型的相關尺寸確立33-36
• 3.2 模型中柱頂附加荷載值的確定36-38
• 3.3 木材的材性試驗38-41
• 3.3.1 試驗加載及數(shù)據(jù)采集39
• 3.3.2 樟子松的材料力學性能39-41
• 3.4 有限元法思想41-42
• 3.5 有限元計算中的非線性問題42-45
• 3.5.1 接觸的設置43-45
• 3.5.2 邊界條件的設置45
• 3.6 加載方案45-46
• 3.7 模型采用的單元46-48
• 3.7.1 有限元中單元類型46-47
• 3.7.2 本結構單元選取47-48
• 3.8 模型網(wǎng)格劃分48-50
• 3.8.1 網(wǎng)格劃分技術48
• 3.8.2 網(wǎng)格劃分問題48-49
• 3.8.3 模型為例研究網(wǎng)格劃分49-50
• 3.9 程序不收斂時技術問題的處理：50-51
• 3.10 本章小結51-53
• 第四章 木構架性能分析結果53-75
• 4.1 概述53-56
• 4.1.1 直榫和燕尾榫53-54
• 4.1.2 古木建筑應對榫卯間縫隙的構造措施54-55
• 4.1.3 榫卯的工作機制55-56
• 4.2 模型后處理結果56-73
• 4.2.1 滯回曲線56-58
• 4.2.2 骨架曲線58-62
• 4.2.3 延性62-63
• 4.2.4 節(jié)點關鍵部位榫頭、卯口的變形以及應力分析63-67
• 4.2.5 其余構件的變形67-68
• 4.2.6 摩擦耗能68-70
• 4.2.7 榫卯節(jié)點接觸面的間隔值變化70-73
• 4.3 帶縫隙的與緊密結合的榫卯結點結果對比與原因分析73-74
• 4.4 本章小結74-75
• 第五章 結論與展望75-77
• 5.1 本文結論75-76
• 5.2 展望76-77
• 參考文獻77-81
• 致謝81-83
• 攻讀碩士學位期間發(fā)表的學術論文83

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