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土木工程学科有限元分析论文 1有限元模型模型的建立 采用大型有限元分析软件ABAQUS对本连接节点进行非线性有限元分析T型钢与方钢管采用Tie模拟焊接；T型钢与梁采用BoltForce通过调整螺栓长度模拟高强螺栓连接并实现预加载考虑到栓帽与T型钢腹板、螺母与梁翼缘、梁翼缘与T型钢腹板的摩擦摩擦系数选定为0.4T型钢、方钢管柱、H形钢梁和高强螺栓均采用实体单元实现模拟边界条件采用对柱底限制x、y和z方向的位移和x、z方向的转动对柱顶限制x、y方向的线位移和x、z方向的转角对梁端限制其平面外的转动BASE模型中对柱顶施加轴压比为0.2的轴向压力对钢梁的悬臂端施加z方向位移控制的往复荷载9 2BASE模型在往复荷载下的受力性能 BASE模型的弯矩转角滞回曲线如图3滞回曲线呈现梭型且稳定饱满并随着梁端循环位移的不断增大曲线整体刚度不断降低；梁端的极限承载力为74.361kN极限承载力良好对应梁端竖向位移为49.3mm；极限弯矩为89.2kNm极限转角为0.041rad表明该节点具有较好的变形能力；耗能系数为2.09表明耗能性能良好综上可以认为BASE模型连接节点具有理想的抗震性能节点的最终破坏形式为两个T型钢腹板根部区域发生屈服破坏其中能量耗散系数eC按最大荷载对应的滞回曲线所包围的面积来衡量见图4所示 3BH模型在往复荷载下的受力性能 BH250和BH300模型的弯矩转角滞回曲线如图5与图6可见BH模型的滞回曲线趋势与BASE模型相似呈现饱满的梭型5与BASE模型对比BH250模型的初始转动刚度增加了6%BH300的初始转动刚度增加了16%；BH250模型的极限承载力增加了30%BH300模型的极限承载力增加了45%说明梁高度变化对节点的极限承载力有相当大的影响原因是在其他条件相同的情况下随着梁高度的增加梁上下翼缘承担的拉、压力相应减小因此节点的承载力提高；BH250模型的耗能系数增加了6.6%BH300模型的耗能系数增加了7.6%综上可得梁高度的变化对整个节点的承载能力有明显影响对最初始转动刚度、耗能能力影响较小因此适当提高梁高度有助于节点承载能力的提高 4LTW模型在往复荷载下的受力性能 LTW240和LTW280模型的滞回曲线如图7和图8可见LTW240模型的滞回曲线趋势与BASE模型相似呈梭型较饱满与BASE模型对比LTW240的初始转动刚度增加了29%极限承载力与BASE模型基本相同耗能系数增加了7.6%LTW280模型的滞回曲线与BASE模型差别较大呈尖弓型与BASE模型对比LTW的初始转动刚度减少了88%刚度严重下降原因是当施加荷载时由于T型钢腹板过长力矩过大弯矩过大造成T型钢的刚度急剧下降导致整体刚度严重下降因此曲线呈尖弓型耗能性能较差不具备实际研究意义综上可得适当改变腹板长度对提高耗能性能有一定影响过大增加腹板长度会造成刚度的急剧下降因此在对腹板长度进行改动是要适量10 5结论 利用有限元分析软件ABAQUS对不同尺寸构件的连接节点在往复荷载下的力学性能进行分析得出梁高度的变化对整个节点的承载能力有明显影响对最初始转动刚度、耗能能力影响较小；T型钢腹板对节点的初始转动刚度影响较大对极限承载力及耗能能力影