由于焊接钢管结构在焊缝处的刚度具有不连续性,因此,该部位存在很高的应力集中现象。局部高应力的存在,使节点在长期循环荷载的作用下,会产生微小的疲劳裂纹,而疲劳裂纹的扩展最终会导致整个节点的疲劳破坏。在研究管节点疲劳破坏时,主要通过热点应力幅(S-N曲线方法)确定其疲劳寿命。在计算焊缝处的热点应力幅大小时,经常用到焊缝周围的应力集中系数。本文对4个环口板加固T型圆钢管节点试件以及相应的4个未加固试件的应力集中系数进行了试验研究。通过试验测试和结果分析,得到了轴向荷载下环口板加固试件及未加固试件沿焊缝的应力集中系数分布,通过比较发现,环口板加固后的T节点试件的应力集中系数相对于未加固试件有明显减小,说明这种加固措施可以提高管节点的疲劳寿命。
采用有限元方法对不同模型、不同单元、不同网格数和不同接触方式下螺纹联接中的力学性能进行分析,得到了不同的理论应力集中系数。结果表明,拉压承载方式下应力集中系数最大,可包络扭转载荷和弯曲载荷;接触方式对应力集中系数影响最大,在绑定接触情况下,网格细化对应力集中系数的影响不大,六面体单元随网格数增加,应力集中系数增大,四面体单元反之。
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