T型管节点抗冲击性能工作机理分析

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(烟台大学 土木工程学院，山东 烟台 264005)

管节点广泛地应用于海洋平台及桥梁等结构中，在使用过程中一般因为不断地受到海浪的冲击而引起疲劳破坏；在偶然的情况下，会遭遇到船舶等交通工具的碰撞，造成破坏；加之节点本身的结构形状复杂、相贯部位变化不连续且大都为焊接,焊缝本身不可避免地存在各种缺陷。因此，迫切需要对管节点进行钢管节点冲击荷载下的工作机理分析，确定钢结构抗碰撞能力。目前国内外研究者对管节点的研究相对较少。大多数研究者主要是针对具体的碰撞事故，对碰撞后的海洋平台结构采用不同的有限元进行数值分析，并计算出撞击过程中的能耗、变形、冲击力；对结构的损伤程度进行评价，对现有结构提出改进措施[1-4]。试验方面的研究较为少见，文献[5]对两端固支的方钢管梁进行了跨中横向力冲击试验研究，并进行了试验和非线性数值分析。因此考虑在目前的研究基础上，依据《钢结构设计规范(50017-2003)》[6]要求，对该构件进行冲击荷载下的工作机理分析，确定其破坏模态，以及冲击锤与节点的相互作用关系。

1 有限元模型

1.1 有限元模型的建立

结合工程实际应用和Bambach等试验构件尺寸，按照《钢结构设计规范(50017-2003)》要求，确定数值分析的典型构件，其几何尺寸为主管100 mm×4.3 mm×600 mm、支管70 mm×4.3 mm×300 mm；其各参数值：支、主管管径之比β=0.7、主管径厚比γ=23.3、支、主管壁厚比τ=1、冲击锤质量m=2 t、冲击锤速度v=1 m/s。采用有限元软件ABAQUS 建立三维实体分析模型，见图1。分析过程中，采用三维8节点实体单元(C3D8R)。……