图4-7为分析节点荷载-位移曲线数值模拟结果。表4-5为分析节点承载力数值模拟计算结果。分别考虑不进行焊缝建模、焊缝采用壳单元建模、焊缝采用实体单元建模、焊缝建模中区分焊材和母材材性,对节点承载力的影响。
对于K型节点,不考虑焊缝建模,有限元模拟结果与试验偏差14.86%~19.23%,平均偏差16.33%。焊缝采用壳单元建模,有限元模拟结果与试验偏差2.83%~10.74%,平均偏差5.87%。焊缝采用实体单元建模,有限元模拟结果与试验偏差0.50%~6.44%,平均偏差2.14%。表4-5和图4-7a~e均表明,在采用有限元分析K型节点承载力时,不考虑焊缝模拟造成的误差不能忽略,考虑焊缝模拟结果与试验结果更为接近。其中,对于壳单元模拟误差降低10.49%,实体单元模拟误差降低14.19%,表明与壳单元相比,焊缝采用实体单元模拟,其结果与试验值更为为接近。
文献[17]对本文所选试验节点承载力进行了有限元分析。其中,钢管和焊缝均使用实体单元模拟,与试验值偏差1.06%~8.40%,平均偏差5.05%。本研究在建立焊缝模型时考虑到焊缝初始缺陷存在,将焊材材性与母材区别考虑,焊缝实体单元模拟结果偏差小于文献[17],表明在有限元分析时将焊材材性与母材区别考虑,模拟结果与试验值更为接近。对K-3试件,考虑焊材材性与母材的区别,焊缝采用壳元的模拟结果较文献[78]中模拟结果更接近试验值,进一步说明无论焊缝采用壳单元还是实体单元模拟,区别考虑焊材与母材材性比不区分考虑二者材性的模拟结果更接近试验值。(www.daowen.com)
对于T型节点,得到与K型节点类似的结论。不考虑焊缝模拟平均偏差10.66%,焊缝壳单元模拟平均偏差2.06%,焊缝实体单元模拟平均偏差1.62%。表4-5和图4-7f~g均表明,焊缝实体单元模拟与试验值最为接近,其次是壳单元,而有限元模拟时忽略焊缝模拟导致的偏差不能忽略。与文献[5]中采用壳单元建模的分析结果相比,考虑焊材与母材材性的区别后,模拟结果更接近试验值,平均偏差降低3.99%。
终上所述,对K型和T型节点承载力进行有限元分析时,应该考虑对焊缝的模拟,焊缝采用实体单元模拟分析结果较壳单元更接近试验值。区别考虑焊材与母材材性的有限元模拟结果与试验值偏差明显减小。
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