1. Contexte de recherche sur les propriétés mécaniques des nœuds de la tour en acier d'angle

En tant que structure importante dans des projets tels que les lignes de transmission et les tours de communication, La conception et les propriétés mécaniques des tours en acier d'angle affectent directement la sécurité et la stabilité de la structure globale. Les nœuds de tour en acier d'angle comprennent généralement trois types: nœuds rigides, nœuds semi-rigides et nœuds articulés. Différents types de nœuds ont des différences significatives dans les performances du stress, raideur et capacité porteuse. .

1. Nœuds rigides

Les nœuds rigides sont généralement utilisés dans les structures qui nécessitent une stabilité élevée, comme dans la conception des nœuds de cylindre externes de la tour Guangzhou, et les nœuds rigides sont utilisés pour assurer la stabilité globale et locale. Les nœuds rigides peuvent transmettre efficacement les moments de flexion et les forces de cisaillement, mais ont de grandes contraintes sur la déformation, Ainsi, l'impact de la rigidité du nœud sur la structure globale doit être pris en compte lors de la conception.

2. Nœuds semi-rigides

Les nœuds semi-rigides combinent les avantages des nœuds rigides et articulés, et avoir de bonnes capacités de ductilité et de consommation d'énergie. Par exemple, Les nœuds de colonne de faisceau semi-rigide connectés à l'acier à angle supérieur et inférieur ont vérifié leur bonne ductilité et leurs performances énergétiques grâce à une analyse par éléments finis. en outre, L'étude de l'acier à angle à deux lignes reliant les nœuds de colonne de faisceau semi-rigide de l'acier à angle supérieur et inférieur montre que l'ajout de côtes de raidissement latéral peut améliorer considérablement la rigidité et la capacité d'appui des nœuds.

3. Nœud d'articulation

Les nœuds articulés sont généralement utilisés dans les structures qui nécessitent de grandes capacités de déformation, comme dans les nœuds de tour diagonale. La forme articulée permet au nœud de tourner librement dans une certaine plage, améliorant ainsi la résistance au vent de la structure.

2. Application de l'analyse des éléments finis dans l'étude des propriétés mécaniques des nœuds de la tour en acier d'angle

Analyse par éléments finis (FEA) est un outil important pour étudier les propriétés mécaniques des nœuds de tour en acier angulaire. En simulant les conditions de contrainte réelles, La distribution de stress, Les conditions de déformation et la capacité d'appui du nœud peuvent être prédites avec précision.

1. Analyse des éléments finis non linéaires basés sur ANSYS

Le logiciel ANSYS est largement utilisé dans l'analyse des éléments finis non linéaires des nœuds de tour en acier angle. Par exemple, Dans l'étude des nœuds de colonne de faisceau semi-rigide à la joint de l'angle supérieur et inférieur en acier, La courbe de distribution de contrainte et d'hystérésis du nœud a été simulée par ANSYS, et par rapport aux résultats expérimentaux ont été vérifiés. en outre, L'étude de la connexion des nœuds de colonne de faisceau semi-rigide avec l'acier à angle Web double et l'acier à angle supérieur montre également que ANSYS peut simuler avec précision les performances de contrainte des nœuds semi-rigides.

2. Effet des changements de rigidité sur les performances du nœud

La recherche montre que les changements dans la rigidité des nœuds ont un impact significatif sur les performances statiques et la réponse aux vibrations éoliennes de la tour d'angle en acier. Par exemple, par analyse par éléments finis, Il a été constaté que l'augmentation de la rigidité des nœuds peut améliorer considérablement la résistance au vent de la structure. en outre, Le modèle KSI-CHEN a été utilisé pour analyser la courbe d'angle de moment de flexion du nœud en K de l'UHV tour de transmission, Vérification davantage de l'influence du nombre de boulons sur le moment de flexion ultime et la rigidité de rotation initiale.

3. Analyse des propriétés des matériaux

L'application d'acier à haute résistance dans les nœuds de tour en acier angle améliore considérablement sa capacité de charge et sa ductilité. Par exemple, La capacité de roulement en plastique des nœuds en acier à haute résistance est au moins 32% supérieur à celui de l'acier Q345B ordinaire . en outre, L'application de l'acier à haute résistance Q420 dans des connexions de bride flexibles montre également que le matériau a une excellente résistance à la fatigue .

3. Analyse des propriétés mécaniques des nœuds typiques

1. Nœud en forme de K

Les nœuds en forme de K sont des formulaires de nœuds communs dans les tours de transmission, et leurs propriétés mécaniques sont affectées par des facteurs tels que le nombre de boulons, espacement des boulons, et les dimensions en coupe transversale de l'acier d'angle principal. Des études ont montré que plus, Plus le moment de flexion limite et la rigidité de rotation initiale des nœuds. en outre, par analyse par éléments finis, Il a été constaté que la dimension en coupe transversale de l'acier d'angle principal a un impact significatif sur la rigidité du nœud et la capacité de charge.

2. Nœuds de faisceau et de colonne semi-rigide

Les nœuds de colonne de faisceau semi-rigide sont une forme de connexion largement utilisée dans les tours de transmission. La recherche montre que les nœuds de faisceau et de colonne semi-rigide connectés à l'acier à angle supérieur et inférieur ont de bonnes capacités de ductilité et de consommation d'énergie, et peut résister efficacement aux charges dynamiques telles que les tremblements de terre. en outre, L'étude de l'acier à angle à deux lignes reliant les nœuds de colonne de faisceau semi-rigide de l'acier à angle supérieur et inférieur montre que l'ajout de côtes de raidissement latéral peut améliorer considérablement la rigidité et la capacité d'appui des nœuds.

3. Nœud d'articulation

Les nœuds articulés sont généralement utilisés dans des structures qui nécessitent de plus grandes capacités de déformation. La recherche montre que la forme articulée permet au nœud de tourner librement dans une certaine plage, améliorant ainsi la résistance au vent de la structure. en outre, par analyse par éléments finis, Il a été constaté que les nœuds articulés présentaient une bonne capacité de déformation et des performances de consommation d'énergie lorsqu'ils sont soumis à des charges de vent.

4. Conclusion et perspective

Grâce à l'étude des propriétés mécaniques des nœuds typiques des tours en acier d'angle, Les conclusions suivantes peuvent être tirées:

1. Les nœuds rigides conviennent aux structures qui nécessitent une stabilité élevée, mais ont de plus grandes contraintes sur la déformation;
2. Les nœuds semi-rigides combinent les avantages des nœuds rigides et articulés, et avoir de bonnes capacités de ductilité et de consommation d'énergie;
3. Le nœud articulé convient aux structures qui nécessitent de grandes capacités de déformation et peuvent résister efficacement aux charges de vent;
4. L'application de l'acier à haute résistance améliore considérablement la capacité de roulement et la ductilité des nœuds;
5. L'analyse par éléments finis est un outil important pour étudier les propriétés mécaniques des nœuds de la tour en acier d'angle, et peut prédire avec précision la distribution de stress, déformation et capacité portante des nœuds.

Les recherches futures peuvent explorer davantage l'impact de différents matériaux et formulaires de connexion sur les performances du nœud des tours en acier d'angle, et optimiser la conception des nœuds en combinaison avec des cas d'ingénierie réels pour améliorer la sécurité et l'économie de la structure.