通过表4-5模拟结果和图4-7有限元模拟得到的节点荷载-位移曲线,分析有限元模拟中是否区别考虑焊材与母材材性对节点承载力模拟结果的影响,可以看出:在考虑焊材与母材材性区别后,有限元模拟的结果与试验的偏差明显降低。说明无论焊缝选用壳元模拟还是实体单元模拟,区别考虑焊材和母材材性后可有效提高有限元模拟的准确性。
通过研究焊材材性选取对管桁结构直接焊接节点承载力的影响,得到主要结论为:焊缝对于节点处荷载传递和应力分布具有重要影响,焊缝的模拟对于有限元分析结果准确性的影响比较重要。焊材材性的选取看似不很重要,但选择过于粗糙同样会影响有限元模拟结果的准确性。从有限元法原理角度分析,焊材材性的选取直接影响焊缝单元有限元基本方程的刚度矩阵与节点位移的关系,如果不将焊材材性与母材进行区分,虽然减少了有限元分析的复杂性,但会与区分焊材和母材材性时计算得到完全不同的结果,焊缝属于管桁结构节点重要部位,如果忽略这种区别,会降低有限元模拟的准确性。
进一步设想,由于管桁结构的特殊构造特点,节点处焊缝承担力系交汇、荷载传递功能,若考虑循环荷载作用,焊缝更是能量耗散重要部位,有限元模拟中如果选用过于粗糙和简单的材料模型会影响有限元分析的准确性。例如选用理想弹塑性模型就无法体现循环荷载作用下的损伤累积和材料性能退化,导致模拟结果与实际存在较大误差。故对于管桁结构直接焊接节点在循环荷载作用下的有限元模拟中,不仅应考虑焊材材性与母材的区别,更应考虑选择适用于焊材在循环荷载作用下的材料模型,即将混合强化和损伤影响引入到循环荷载三维大变形有限元模拟中,这就需要针对焊材在循环荷载下的损伤累积演化规律和滞回曲线模型进行进一步研究。
表4-5 节点承载力计算结果对比(www.daowen.com)
图4—7 节点试件荷载-位移曲线
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