1. زمینه تحقیق در مورد خصوصیات مکانیکی گره های برج فولادی زاویه

به عنوان یک ساختار مهم در پروژه هایی مانند خطوط انتقال و برج های ارتباطی, طراحی و خصوصیات مکانیکی برج های فولادی زاویه ای به طور مستقیم بر ایمنی و پایداری ساختار کلی تأثیر می گذارد. گره های برج فلزی زاویه ای معمولاً شامل سه نوع است: گره های سفت و سخت, گره های نیمه سفت و گره های مفصل. انواع مختلف گره ها در عملکرد استرس تفاوت معنی داری دارند, سفتی و ظرفیت بارگذاری. .

1. گره های سفت و سخت

گره های سفت و سخت معمولاً در ساختارهایی که به ثبات بالایی نیاز دارند استفاده می شود, مانند طراحی گره های استوانه بیرونی برج گوانگژو, و از گره های سفت و سخت برای اطمینان از ثبات کلی و محلی استفاده می شود. گره های سفت و سخت می توانند به طور موثری لحظه های خمشی و نیروهای برشی را منتقل کنند, اما محدودیت های زیادی در تغییر شکل دارد, بنابراین تأثیر سفتی گره بر ساختار کلی باید در طول طراحی در نظر گرفته شود.

2. گره های نیمه سفت

گره های نیمه سفت و سخت مزایای گره های سفت و سخت و مفصل را ترکیب می کنند, و قابلیت انعطاف پذیری و مصرف انرژی خوبی داشته باشید. مثلا, گره های ست پرتو نیمه سفت وصل به فولاد زاویه بالا و پایین ، انعطاف پذیری خوب و عملکرد انرژی خود را از طریق تجزیه و تحلیل عناصر محدود تأیید کردند. علاوه بر این, مطالعه فولاد زاویه دو WEB که گره های پرتوهای نیمه سفت از فولاد زاویه بالا و پایین را به هم وصل می کند نشان می دهد که اضافه کردن دنده های سفت کننده جانبی می تواند به طور قابل توجهی سفتی و ظرفیت تحمل گره ها را بهبود بخشد.

3. گره مفصل

گره های مفصلی معمولاً در ساختارهایی استفاده می شوند که به قابلیت های تغییر شکل زیادی نیاز دارند, مانند گره های برج مورب. فرم بیان شده به گره اجازه می دهد تا در محدوده خاصی آزادانه بچرخد, در نتیجه ، مقاومت باد ساختار را بهبود می بخشد.

2. استفاده از تجزیه و تحلیل عناصر محدود در مطالعه خواص مکانیکی گره های برج فولادی زاویه

تحلیل عنصر محدود (FEA) ابزاری مهم برای مطالعه خصوصیات مکانیکی گره های برج فلزی زاویه است. با شبیه سازی شرایط واقعی استرس, توزیع استرس, شرایط تغییر شکل و ظرفیت تحمل گره را می توان به طور دقیق پیش بینی کرد.

1. تجزیه و تحلیل عناصر محدود غیرخطی بر اساس ANSYS

نرم افزار ANSYS به طور گسترده در تجزیه و تحلیل عناصر محدود غیرخطی گره های برج فولادی زاویه ای استفاده می شود. مثلا, در مطالعه گره های ست پرتو نیمه سفت و سخت از فولاد زاویه بالا و پایین, توزیع استرس و منحنی هیسترزیس گره از طریق ANSYS شبیه سازی شد, و در مقایسه با نتایج آزمایشی تأیید شد. علاوه بر این, مطالعه اتصال گره های ست پرتو نیمه سفت با فولاد دو زاویه وب و فولاد زاویه بالا نیز نشان می دهد که ANSYS می تواند عملکرد استرس گره های نیمه سفت را به طور دقیق شبیه سازی کند.

2. تأثیر سختی بر عملکرد گره

تحقیقات نشان می دهد که تغییرات در سفتی گره تأثیر معنی داری بر عملکرد استاتیک و پاسخ لرزش باد برج فولاد زاویه دارد. مثلا, از طریق تجزیه و تحلیل عنصر محدود, مشخص شد که افزایش سفتی گره می تواند مقاومت باد ساختار را به میزان قابل توجهی بهبود بخشد. علاوه بر این, از مدل KSI-Chen برای تجزیه و تحلیل منحنی زاویه لحظه خمش گره K شکل UHV استفاده شد انتقال برج, تأیید بیشتر تأثیر تعداد پیچ ​​ها در لحظه خمش نهایی و سفتی چرخش اولیه.

3. تجزیه و تحلیل خصوصیات مواد

استفاده از فولاد با استحکام بالا در گره های برج فولادی زاویه ای به طور قابل توجهی ظرفیت و انعطاف پذیری بار آن را بهبود می بخشد. مثلا, حداقل ظرفیت تحمل پلاستیکی گره های استحکام بالا حداقل است 32% بالاتر از فولاد q345b معمولی . علاوه بر این, استفاده از فولاد با استحکام Q420 در اتصالات فلنج انعطاف پذیر همچنین نشان می دهد که این ماده از مقاومت خستگی بسیار خوبی برخوردار است .

3. تجزیه و تحلیل خصوصیات مکانیکی گره های معمولی

1. گره K شکل

گره های K شکل اشکال گره مشترک در برج های انتقال هستند, و خصوصیات مکانیکی آنها تحت تأثیر عواملی مانند تعداد پیچ ​​ها قرار می گیرد, فواصل پیچ, و ابعاد مقطعی فولاد زاویه اصلی. مطالعات نشان داده است که پیچ های بیشتری, هرچه لحظه خمش محدود و سفتی چرخش اولیه گره ها بالاتر باشد. علاوه بر این, از طریق تجزیه و تحلیل عنصر محدود, مشخص شد که ابعاد مقطعی از فولاد زاویه اصلی تأثیر معنی داری بر سفتی گره و ظرفیت تحمل بار دارد.

2. گره های پرتو و ستون نیمه سفت

گره های ست پرتو نیمه سفت و سخت نوعی اتصال است که به طور گسترده در برج های انتقال استفاده می شود. تحقیقات نشان می دهد که پرتوهای نیمه سفت و گره وصل شده به فولاد زاویه بالا و پایین دارای قابلیت انعطاف پذیری و مصرف انرژی خوبی هستند, و می تواند به طور مؤثر در برابر بارهای پویا مانند زمین لرزه مقاومت کند. علاوه بر این, مطالعه فولاد زاویه دو WEB که گره های پرتوهای نیمه سفت از فولاد زاویه بالا و پایین را به هم وصل می کند نشان می دهد که اضافه کردن دنده های سفت کننده جانبی می تواند به طور قابل توجهی سفتی و ظرفیت تحمل گره ها را بهبود بخشد.

3. گره مفصل

گره های مفصلی معمولاً در ساختارهایی استفاده می شوند که به قابلیت تغییر شکل بیشتری نیاز دارند. تحقیقات نشان می دهد که فرم مفصل به گره اجازه می دهد تا در یک محدوده خاص آزادانه بچرخد, در نتیجه ، مقاومت باد ساختار را بهبود می بخشد. علاوه بر این, از طریق تجزیه و تحلیل عنصر محدود, مشخص شد که گره های مفصلی در هنگام قرار گرفتن در معرض بارهای باد ، توانایی تغییر شکل و مصرف انرژی خوبی را به نمایش می گذارند.

4. نتیجه گیری و چشم انداز

از طریق مطالعه خواص مکانیکی گره های معمولی برج های فولادی زاویه, نتیجه گیری زیر را می توان ترسیم کرد:

1. گره های سفت و سخت برای سازه هایی که به ثبات بالا نیاز دارند مناسب هستند, اما محدودیت های بیشتری در تغییر شکل دارد;
2. گره های نیمه سفت و سخت مزایای گره های سفت و سخت و مفصل را ترکیب می کنند, و قابلیت انعطاف پذیری و مصرف انرژی خوبی داشته باشید;
3. گره مفصل برای ساختارهایی که به قابلیت تغییر شکل زیاد نیاز دارند مناسب است و به طور موثری می تواند در برابر بارهای باد مقاومت کند;
4. استفاده از فولاد با استحکام بالا به طور قابل توجهی ظرفیت تحمل و انعطاف پذیری گره ها را بهبود می بخشد;
5. تجزیه و تحلیل عناصر محدود ابزاری مهم برای مطالعه خواص مکانیکی گره های برج فولادی زاویه ای است, و می تواند به طور دقیق توزیع استرس را پیش بینی کند, تغییر شکل و ظرفیت تحمل گره ها.

تحقیقات آینده می تواند بیشتر تأثیر مواد مختلف و فرم های اتصال بر عملکرد گره برج های فولادی زاویه ای را کشف کند, و بهینه سازی طراحی گره در ترکیب با موارد مهندسی واقعی برای بهبود ایمنی و اقتصاد ساختار.