本文關(guān)鍵詞：輕鋼屋面螺釘節(jié)點抗風(fēng)性能研究

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【摘要】：輕鋼屋面螺釘節(jié)點作為輕鋼房屋圍護結(jié)構(gòu)的重要組成部分,由于其連接的板材輕質(zhì)柔薄、連接相對薄弱等特點,對風(fēng)荷載十分敏感。大量風(fēng)災(zāi)調(diào)研表明,輕鋼屋面螺釘節(jié)點易發(fā)生風(fēng)致靜力及疲勞破壞,進而導(dǎo)致屋面系統(tǒng)的失效,造成重大經(jīng)濟損失。然而目前國內(nèi)對屋面螺釘節(jié)點抗風(fēng)性能的研究十分有限,相關(guān)試驗和數(shù)值模擬工作開展較少,因此有必要對此類節(jié)點的風(fēng)致破壞進行系統(tǒng)研究。本文以輕鋼屋面螺釘節(jié)點作為研究對象,基于數(shù)值模擬方法和試驗方法,分析其在風(fēng)荷載作用下的靜力性能和疲勞性能,并建立輕鋼屋面螺釘節(jié)點風(fēng)致疲勞損傷評估方法。本文主要研究內(nèi)容如下：(1)采用有限元分析軟件ABAQUS,建立非線性輕鋼屋面數(shù)值模型,進行屋面板的板厚、屈服強度和板型等參數(shù)對螺釘節(jié)點靜力抗風(fēng)性能的影響分析；通過擬合參數(shù)分析結(jié)果,得到對應(yīng)不同板型螺釘節(jié)點豎向抗風(fēng)承載力計算公式,可供輕鋼屋面抗風(fēng)設(shè)計參考。(2)完成輕鋼屋面螺釘節(jié)點恒幅疲勞試驗,觀察不同等級循環(huán)荷載作用下節(jié)點的疲勞裂紋擴展情況和位移幅變化,分析節(jié)點疲勞破壞機理;并根據(jù)節(jié)點處的變形情況和裂紋起始、發(fā)展?fàn)顟B(tài)將節(jié)點的疲勞破壞進行分類,明確破壞形式與循環(huán)荷載幅值的關(guān)系。試驗獲得的應(yīng)變結(jié)果分析表明：應(yīng)變時程曲線可以直觀有效地描述螺釘節(jié)點周圍區(qū)域的變形情況和裂紋擴展情況,反映節(jié)點區(qū)域的疲勞破壞過程。(3)基于數(shù)理統(tǒng)計理論,完成螺釘節(jié)點恒幅循環(huán)荷載試驗所得疲勞壽命結(jié)果的回歸分析,擬合得到以節(jié)點的豎向反力S為強度指標(biāo)的半對數(shù)疲勞壽命曲線,即反力-對數(shù)循環(huán)次數(shù)曲線S-lgNf。并結(jié)合雙跨屋面有限元模型的彈塑性時程分析,提出了輕鋼屋面螺釘節(jié)點風(fēng)致疲勞損傷評估方法。算例驗證了此方法的合理性。該方法可為輕鋼屋面螺釘節(jié)點的風(fēng)致疲勞破壞預(yù)測提供一種有效技術(shù)手段。
【關(guān)鍵詞】：輕鋼屋面 螺釘節(jié)點 靜力抗風(fēng)性能 恒幅疲勞試驗 風(fēng)致疲勞 損傷評估
【學(xué)位授予單位】：北京交通大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TU392.1
【目錄】：

• 致謝5-6
• 摘要6-7
• ABSTRACT7-12
• 1 緒論12-26
• 1.1 課題背景12-14
• 1.2 輕鋼屋面系統(tǒng)及螺釘節(jié)點抗風(fēng)性能研究現(xiàn)狀14-22
• 1.2.1 屋面系統(tǒng)及螺釘節(jié)點風(fēng)致破壞的控制荷載15
• 1.2.2 螺釘節(jié)點風(fēng)致破壞形式15-17
• 1.2.3 國外研究現(xiàn)狀17-21
• 1.2.4 國內(nèi)研究現(xiàn)狀21-22
• 1.3 輕鋼屋面螺釘節(jié)點抗風(fēng)性能研究方法22-23
• 1.3.1 試驗方法23
• 1.3.2 數(shù)值模擬方法23
• 1.4 本文的研究目標(biāo)和主要內(nèi)容23-26
• 1.4.1 現(xiàn)有研究的不足23-24
• 1.4.2 研究目標(biāo)24
• 1.4.3 主要內(nèi)容和總體思路24-26
• 2 輕鋼屋面螺釘節(jié)點靜力抗風(fēng)性能研究26-48
• 2.1 雙跨屋面有限元分析模型27-32
• 2.1.1 雙跨有限元模型的建立27-30
• 2.1.2 雙跨有限元模型的有效性30-32
• 2.2 常用螺釘節(jié)點抗風(fēng)性能32-37
• 2.2.1 V125型螺釘節(jié)點33-34
• 2.2.2 W600型螺釘節(jié)點34-35
• 2.2.3 螺釘節(jié)點響應(yīng)曲線分析35-37
• 2.3 螺釘節(jié)點反力與風(fēng)荷載關(guān)系37-38
• 2.4 螺釘節(jié)點靜力抗風(fēng)性能的參數(shù)分析38-44
• 2.4.1 板厚對節(jié)點極限承載力的影響39-41
• 2.4.2 板屈服強度對節(jié)點極限承載力的影響41-44
• 2.4.3 板型對節(jié)點極限承載力的影響44
• 2.5 數(shù)值模擬結(jié)果與現(xiàn)有規(guī)范規(guī)定的對比分析44-47
• 2.6 本章小結(jié)47-48
• 3 輕鋼屋面螺釘節(jié)點風(fēng)致疲勞性能研究48-70
• 3.1 輕鋼屋面螺釘節(jié)點的風(fēng)致疲勞及研究方法48-49
• 3.2 螺釘節(jié)點疲勞試驗49-53
• 3.2.1 試驗?zāi)康?/span>50
• 3.2.2 試件規(guī)格50-51
• 3.2.3 加載設(shè)備及試件安裝51-52
• 3.2.4 試驗步驟及試驗內(nèi)容52-53
• 3.3 鋼材力學(xué)性能試驗53-55
• 3.4 靜力試驗過程及結(jié)果分析55-58
• 3.4.1 靜力試驗過程55-56
• 3.4.2 靜力試驗結(jié)果56-57
• 3.4.3 有限元分析結(jié)果與試驗結(jié)果對比57-58
• 3.5 疲勞試驗過程及結(jié)果分析58-67
• 3.5.1 試驗過程和破壞現(xiàn)象58-60
• 3.5.2 試驗結(jié)果60-67
• 3.6 螺釘節(jié)點疲勞破壞機理67-68
• 3.7 本章小結(jié)68-70
• 4 風(fēng)荷載作用下輕鋼屋面螺釘節(jié)點疲勞損傷評估70-86
• 4.1 疲勞損傷評估70-73
• 4.1.1 循環(huán)荷載70-71
• 4.1.2 Miner線性累積損傷理論71
• 4.1.3 雨流計數(shù)法71-72
• 4.1.4 風(fēng)致疲勞損傷和壽命預(yù)測方法72-73
• 4.2 螺釘節(jié)點疲勞損傷評估方法73-75
• 4.2.1 輕鋼屋面螺釘節(jié)點風(fēng)致疲勞性能指標(biāo)73-74
• 4.2.2 螺釘節(jié)點風(fēng)致疲勞損傷評估程序74-75
• 4.3 螺釘節(jié)點疲勞壽命曲線75-77
• 4.4 基于雙跨屋面模型的螺釘節(jié)點疲勞損傷評估77-83
• 4.4.1 完整雙跨屋面有限元模型的建立77-79
• 4.4.2 跨屋面模型風(fēng)荷載的選取79-80
• 4.4.3 雙跨屋面有限元模型彈塑性時程分析80-82
• 4.4.4 螺釘節(jié)點風(fēng)致疲勞損傷計算82-83
• 4.5 本章小結(jié)83-86
• 5 結(jié)論與展望86-90
• 5.1 本文主要結(jié)論86-87
• 5.2 展望87-90
• 參考文獻90-96
• 作者簡歷96-100
• 學(xué)位論文數(shù)據(jù)集100

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