1. Sfondo di ricerca sulle proprietà meccaniche dei nodi della torre in acciaio angolare

Come una struttura importante in progetti come linee di trasmissione e torri di comunicazione, La progettazione e le proprietà meccaniche delle torri di acciaio angolare influenzano direttamente la sicurezza e la stabilità della struttura complessiva. I nodi della torre in acciaio angolare di solito includono tre tipi: nodi rigidi, nodi semi-rigidi e nodi articolati. Diversi tipi di nodi hanno differenze significative nelle prestazioni dello stress, Rigidità e capacità di carico. .

1. Nodi rigidi

I nodi rigidi sono generalmente utilizzati in strutture che richiedono un'elevata stabilità, come nel design dei nodi del cilindro esterno della torre di Guangzhou, e i nodi rigidi vengono utilizzati per garantire la stabilità generale e locale. I nodi rigidi possono trasmettere efficacemente momenti di flessione e forze di taglio, ma hanno grandi vincoli sulla deformazione, Quindi l'impatto della rigidità del nodo sulla struttura generale deve essere preso in considerazione durante il design.

2. Nodi semi-rigidi

I nodi semi-rigidi combinano i vantaggi dei nodi rigidi e articolati, e avere una buona duttilità e capacità di consumo di energia. Per esempio, I nodi semi-rigidi della colonna a fascio collegati all'angolo superiore e inferiore in acciaio hanno verificato la loro buona duttilità e le prestazioni che consumano energia attraverso l'analisi degli elementi finiti. Inoltre, Lo studio dell'acciaio ad angolo a due pesi che collega i nodi semi-rigidi della colonna a fascio dell'acciaio dell'angolo superiore e inferiore mostra che l'aggiunta.

3. Nodo di articolazione

I nodi articolati sono generalmente utilizzati in strutture che richiedono grandi capacità di deformazione, come nei nodi della torre diagonale. La forma articolata consente al nodo di ruotare liberamente all'interno di un determinato intervallo, migliorando così la resistenza del vento della struttura.

2. Applicazione dell'analisi degli elementi finiti nello studio delle proprietà meccaniche dei nodi della torre in acciaio angolare

Analisi degli elementi finiti (FEA) è uno strumento importante per studiare le proprietà meccaniche dei nodi della torre in acciaio angolare. Simulando le condizioni di stress effettive, la distribuzione dello stress, Le condizioni di deformazione e la capacità portante del nodo possono essere previste con precisione.

1. Analisi degli elementi finiti non lineari basati su ANSYS

Il software ANSYS è ampiamente utilizzato nell'analisi degli elementi finiti non lineari dei nodi della torre in acciaio angolare. Per esempio, Nello studio dei nodi semi-rigidi-colonna semi-rigidi articolari dell'acciaio superiore e inferiore, La distribuzione dello stress e la curva di isteresi del nodo sono state simulate tramite ANSYS, e rispetto ai risultati sperimentali sono stati verificati. Inoltre, Lo studio della connessione dei nodi semi-rigidi a fascio-colonna con doppio angolo web e acciaio angolo di fondo mostra anche che ANSYS può simulare accuratamente le prestazioni di sollecitazione dei nodi semi-rigidi.

2. Effetto delle variazioni di rigidità sulle prestazioni del nodo

La ricerca mostra che i cambiamenti nella rigidità del nodo hanno un impatto significativo sulle prestazioni statiche e sulla risposta alle vibrazioni del vento della torre di acciaio angolare. Per esempio, Attraverso l'analisi degli elementi finiti, È stato scoperto che l'aumento della rigidità del nodo può migliorare significativamente la resistenza del vento della struttura. Inoltre, Il modello KSI-CHEN è stato utilizzato per analizzare la curva per angolo momento flettente del nodo a forma di K dell'UHV torre di trasmissione, verificando ulteriormente l'influenza del numero di bulloni sul momento di flessione finale e sulla rigidità di rotazione iniziale.

3. Analisi delle proprietà del materiale

L'applicazione di acciaio ad alta resistenza nei nodi della torre in acciaio angolare migliora significativamente la sua capacità di carico e duttilità. Per esempio, La capacità del cuscinetto in plastica dei nodi in acciaio ad alta resistenza è almeno 32% superiore a quello dell'acciaio normale Q345B . Inoltre, L'applicazione dell'acciaio ad alta resistenza Q420 nelle connessioni della flangia flessibile mostra anche che il materiale ha un'eccellente resistenza alla fatica .

3. Analisi delle proprietà meccaniche dei nodi tipici

1. Nodo a forma di k

I nodi a forma di K sono forme di nodo comuni nelle torri di trasmissione, e le loro proprietà meccaniche sono influenzate da fattori come il numero di bulloni, spaziatura dei bulloni, e le dimensioni trasversali dell'acciaio angolo principale. Gli studi hanno dimostrato che più bulloni, Maggiore è il momento di flessione del limite e la rigidità rotazionale iniziale dei nodi. Inoltre, Attraverso l'analisi degli elementi finiti, È stato scoperto che la dimensione trasversale dell'acciaio angolo principale ha un impatto significativo sulla rigidità del nodo e sulla capacità di portamento del carico.

2. Raggio semi-rigido e nodi di colonna

I nodi semi-rigidi a fascio-colonna sono una forma di connessione ampiamente utilizzata nelle torri di trasmissione. La ricerca mostra che il raggio semi-rigido e i nodi della colonna collegati all'acciaio ad angolo superiore e inferiore hanno una buona duttilità e capacità di consumo di energia, e può resistere efficacemente a carichi dinamici come i terremoti. Inoltre, Lo studio dell'acciaio ad angolo a due pesi che collega i nodi semi-rigidi della colonna a fascio dell'acciaio dell'angolo superiore e inferiore mostra che l'aggiunta.

3. Nodo di articolazione

I nodi articolati sono generalmente utilizzati in strutture che richiedono maggiori capacità di deformazione. La ricerca mostra che la forma articolata consente al nodo di ruotare liberamente all'interno di un determinato intervallo, migliorando così la resistenza del vento della struttura. Inoltre, Attraverso l'analisi degli elementi finiti, È stato scoperto che i nodi articolati hanno mostrato una buona capacità di deformazione e prestazioni del consumo di energia se sottoposti a carichi di vento.

4. Conclusione e prospettiva

Attraverso lo studio delle proprietà meccaniche dei nodi tipici delle torri di acciaio angolare, È possibile trarre le seguenti conclusioni:

1. I nodi rigidi sono adatti per strutture che richiedono un'elevata stabilità, ma hanno maggiori vincoli alla deformazione;
2. I nodi semi-rigidi combinano i vantaggi dei nodi rigidi e articolati, e avere una buona duttilità e capacità di consumo di energia;
3. Il nodo articolato è adatto a strutture che richiedono grandi capacità di deformazione e può resistere efficacemente a carichi di vento;
4. L'applicazione di acciaio ad alta resistenza migliora significativamente la capacità del cuscinetto e la duttilità dei nodi;
5. L'analisi degli elementi finiti è uno strumento importante per studiare le proprietà meccaniche dei nodi della torre in acciaio angolare, e può prevedere accuratamente la distribuzione dello stress, Deformazione e capacità portante dei nodi.

La ricerca futura può esplorare ulteriormente l'impatto di diversi materiali e forme di connessione sulle prestazioni del nodo delle torri di acciaio angolare, e ottimizza la progettazione del nodo in combinazione con casi di ingegneria effettivi per migliorare la sicurezza e l'economia della struttura.