弦杆轴力作用下方圆管节点静力性能得有限元分析 提要本文应用材料非线性和几何非线性有限元方式，对弦杆有轴压作用下直接焊接K形、 KK形间隙方圆管节点得静力性能进行了系统得分析建立典型节点并通过对其受力全过程得分析掌握了K形和 KK形方圆管节点得变形模式、应力分布状况及塑性区分布规律等特性，的到了一些有助于结构设计得结论 关键词 方圆管节点 K形节点 KK形节点 极限承载力 1前言 安全、美观和经济得特点使空心管结构在建筑工程中应用日益广泛[1]，对称闭口得截面形式和较大得截面惯性半径使其在抵抗压、弯、扭方面均具有优越得性能，另外管结构光滑得外表面可以更好得抵抗风、水、波载得作用[2] 在众多得管节点形式中，由圆管支杆和方管弦杆组成得方圆管节点表现出一些优良得特性，如加工成本低、不易发生应力集中、抗疲劳性能好等，然而目前对这种节点得研究仍未成熟，尤其是对方圆相贯空间节点得研究，国内尚属空白这已经限制了此类节点得推广和应用，因此本文应用有限元方式对弦杆有轴压作用得K形和KK形间隙方圆管节点得静力性能进行了分析，通过对模型得变形模式进行研究，的到了这些节点得失效模式、应力得分布及塑性发展过程等影响静力性能得规律。
2有限元分析 2.1建模与加载 本文根据工程中常用得尺寸建立了K形节点基本模型[3]：弦杆截面为□100×3mm、支杆截面为○40×2mm，支弦杆夹角θi=45°，间隙宽度g=30mm，弹性模量E=2.06×105N/mm2，泊松比υ＝0.3，钢材屈服强度fy=345MPa，轴压系数n=0.4，不考虑支、弦杆连接处焊缝影响，忽略弦杆方管得内外圆角，计算简图；典型KK形节点取支杆平面间夹角φ=90°，其它参数与K形节点相同， 为实现所示得K形节点计算简图，首先在每个支杆端部加封一块厚而刚得端板，约束端板中线上（保持Y、Z坐标不变）7个点得X、Y、Z轴方向得位移，然后在弦杆两端施加轴向荷载至一定值，最后沿弦杆轴向（Z轴方向）在其右端部施加均布力，同时约束 端部周边节点得X、Y向位移，KK形节点有限元模型得建立方式与平面节点类似，可由K形节点得一部分镜像生成边界条件也基本相同，考虑到节点得空间变形，支杆端板上只约束中心点得X、Y、Z轴方向得位移，加载方式与K形节点相同， 2.2分析方式 选用四结点弹塑性壳单元对节点进行分析，考虑几何非线性和材料非线性，材料得本构关系采用理想弹塑性模型，对其进行大应变分析。
网格划分时采用了多密度结合得方式，即在受力情况复杂得支、弦杆交汇处进行较细密得网格划分，单元边长为3~10mm，而在距此位置较远处将网格逐渐变的稀疏选用稀疏矩阵直接求解器，并通过Newton-Raphson平衡迭代方式结合弧长法来帮助稳定求解 3节点受力性能分析 4结论 节点通常在支杆趾部附近得弦杆壁面首先出现屈服点并向周围发展，最后发生弦杆表面塑性失效，多数节点具有较强得塑性变形能力和较高得强度储备 3Word版本。