1. พื้นหลังการวิจัยเกี่ยวกับคุณสมบัติเชิงกลของโหนดหอเหล็กมุม

เป็นโครงสร้างที่สำคัญในโครงการเช่นสายส่งและหอสื่อสาร, การออกแบบและคุณสมบัติเชิงกลของอาคารเหล็กมุมส่งผลโดยตรงต่อความปลอดภัยและความเสถียรของโครงสร้างโดยรวม. โหนดหอเหล็กมุมมักจะมีสามประเภท: โหนดที่เข้มงวด, โหนดกึ่งแข็งและโหนดที่เปล่งออกมา. โหนดประเภทต่าง ๆ มีความแตกต่างอย่างมีนัยสำคัญในประสิทธิภาพความเครียด, ความแข็งและความสามารถในการรับน้ำหนัก. .

1. โหนดที่เข้มงวด

โหนดที่แข็งมักจะใช้ในโครงสร้างที่ต้องการเสถียรภาพสูง, เช่นในการออกแบบโหนดทรงกระบอกด้านนอกของหอคอยกวางโจว, และมีการใช้โหนดที่เข้มงวดเพื่อให้แน่ใจว่ามีเสถียรภาพโดยรวมและท้องถิ่น. โหนดที่เข้มงวดสามารถส่งช่วงเวลาการดัดและแรงเฉือนได้อย่างมีประสิทธิภาพ, แต่มีข้อ จำกัด ที่ดีเกี่ยวกับการเสียรูป, ดังนั้นผลกระทบของความแข็งของโหนดต่อโครงสร้างโดยรวมจะต้องได้รับการพิจารณาในระหว่างการออกแบบ.

2. โหนดกึ่งแข็ง

โหนดกึ่งแข็งรวมข้อดีของโหนดที่แข็งและก้อง, และมีความสามารถด้านความเหนียวและการใช้พลังงานที่ดี. ตัวอย่างเช่น, โหนดคอลัมน์คานกึ่งแข็งที่เชื่อมต่อกับเหล็กมุมบนและด้านล่างตรวจสอบความเหนียวที่ดีและประสิทธิภาพที่ใช้พลังงานผ่านการวิเคราะห์องค์ประกอบ จำกัด ผ่านการวิเคราะห์องค์ประกอบ จำกัด. นอกจากนี้, การศึกษาเหล็กมุมสองเวบที่เชื่อมต่อโหนดคอลัมน์คานกึ่งแข็งของเหล็กมุมด้านบนและมุมล่างแสดงให้เห็นว่าการเพิ่มซี่โครงที่ทำให้แข็งด้านข้างสามารถปรับปรุงความแข็งและความสามารถของแบริ่งของโหนดได้อย่างมีนัยสำคัญ.

3. โหนดที่เปล่งออกมา

โหนดที่เปล่งออกมามักจะใช้ในโครงสร้างที่ต้องการความสามารถในการเปลี่ยนรูปขนาดใหญ่, เช่นในโหนดหอคอยแนวทแยงมุม. รูปแบบที่ชัดเจนช่วยให้โหนดหมุนได้อย่างอิสระภายในช่วงที่กำหนด, จึงปรับปรุงความต้านทานลมของโครงสร้าง.

2. การประยุกต์ใช้การวิเคราะห์องค์ประกอบ จำกัด ในการศึกษาคุณสมบัติเชิงกลของโหนดหอเหล็กมุม

การวิเคราะห์องค์ประกอบ จำกัด (กฟภ) เป็นเครื่องมือสำคัญสำหรับการศึกษาคุณสมบัติเชิงกลของโหนดหอเหล็กมุมมุม. โดยการจำลองสภาพความเครียดที่แท้จริง, การกระจายความเครียด, เงื่อนไขการเสียรูปและความสามารถในการแบกของโหนดสามารถทำนายได้อย่างถูกต้อง.

1. การวิเคราะห์องค์ประกอบ จำกัด ไม่เชิงเส้นขึ้นอยู่กับ ANSYS

ซอฟต์แวร์ ANSYS ใช้กันอย่างแพร่หลายในการวิเคราะห์องค์ประกอบที่ไม่เชิงเส้นไฟไนต์ของโหนดหอเหล็กมุม. ตัวอย่างเช่น, ในการศึกษาโหนดคานคอลัมน์กึ่งคานร่วมกันของเหล็กมุมบนและมุมล่าง, เส้นโค้งการกระจายความเครียดและ hysteresis ของโหนดถูกจำลองผ่าน ANSYS, และเปรียบเทียบกับผลการทดลองได้รับการตรวจสอบแล้ว. นอกจากนี้, การศึกษาการเชื่อมต่อโหนดคานคอลัมน์กึ่งแข็งด้วยเหล็กมุมเว็บสองมุมและเหล็กมุมด้านบนแสดงให้เห็นว่า Ansys สามารถจำลองประสิทธิภาพความเครียดของโหนดกึ่งแข็งได้อย่างแม่นยำ.

2. ผลของการเปลี่ยนแปลงความแข็งต่อประสิทธิภาพของโหนด

การวิจัยแสดงให้เห็นว่าการเปลี่ยนแปลงของความแข็งของโหนดมีผลกระทบอย่างมีนัยสำคัญต่อประสิทธิภาพคงที่และการตอบสนองการสั่นสะเทือนของลมของหอเหล็กมุม. ตัวอย่างเช่น, ผ่านการวิเคราะห์องค์ประกอบ จำกัด, พบว่าการเพิ่มความแข็งของโหนดสามารถปรับปรุงความต้านทานลมของโครงสร้างได้อย่างมีนัยสำคัญ. นอกจากนี้, โมเดล KSI-Chen ถูกใช้เพื่อวิเคราะห์เส้นโค้งมุมโค้งงอของโหนดรูปตัว K ของ UHV หอส่ง, ตรวจสอบเพิ่มเติมถึงอิทธิพลของจำนวนสลักเกลียวที่มีต่อช่วงเวลาการดัดที่ดีที่สุดและความแข็งในการหมุนเริ่มต้น.

3. การวิเคราะห์คุณสมบัติของวัสดุ

การประยุกต์ใช้เหล็กที่มีความแข็งแรงสูงในโหนดหอเหล็กมุมช่วยเพิ่มความสามารถในการรับน้ำหนักและความเหนียวอย่างมีนัยสำคัญ. ตัวอย่างเช่น, ความจุแบริ่งพลาสติกของโหนดเหล็กที่มีความแข็งแรงสูงเป็นอย่างน้อย 32% สูงกว่าของเหล็ก Q345B ธรรมดา . นอกจากนี้, การประยุกต์ใช้เหล็กความแข็งแรงสูง Q420 ในการเชื่อมต่อหน้าแปลนที่ยืดหยุ่นยังแสดงให้เห็นว่าวัสดุมีความต้านทานต่อความเมื่อยล้าที่ยอดเยี่ยม .

3. การวิเคราะห์คุณสมบัติเชิงกลของโหนดทั่วไป

1. โหนดรูปตัว K

โหนดรูปตัว K เป็นรูปแบบโหนดทั่วไปในหอส่งสัญญาณ, และคุณสมบัติเชิงกลของพวกเขาได้รับผลกระทบจากปัจจัยต่าง ๆ เช่นจำนวนสลักเกลียว, การเว้นวรรคของสลักเกลียว, และขนาดตัดขวางของเหล็กมุมหลัก. การศึกษาแสดงให้เห็นว่ายิ่งสลักเกลียวมากขึ้น, ยิ่งช่วงเวลาที่ลดลงของขีด จำกัด และความแข็งหมุนเริ่มต้นของโหนด. นอกจากนี้, ผ่านการวิเคราะห์องค์ประกอบ จำกัด, พบว่ามิติตัดขวางของเหล็กมุมหลักมีผลกระทบอย่างมีนัยสำคัญต่อความแข็งของโหนดและความสามารถในการรับน้ำหนัก.

2. คานกึ่งแข็งและโหนดคอลัมน์

โหนดคานคอลัมน์กึ่งแข็งเป็นรูปแบบของการเชื่อมต่อที่ใช้กันอย่างแพร่หลายในหอส่งสัญญาณ. การวิจัยแสดงให้เห็นว่าคานกึ่งแข็งและโหนดคอลัมน์ที่เชื่อมต่อกับเหล็กมุมด้านบนและด้านล่างมีความสามารถที่ดีและความสามารถในการใช้พลังงานที่ดี, และสามารถต้านทานโหลดแบบไดนามิกได้อย่างมีประสิทธิภาพเช่นแผ่นดินไหว. นอกจากนี้, การศึกษาเหล็กมุมสองเวบที่เชื่อมต่อโหนดคอลัมน์คานกึ่งแข็งของเหล็กมุมด้านบนและมุมล่างแสดงให้เห็นว่าการเพิ่มซี่โครงที่ทำให้แข็งด้านข้างสามารถปรับปรุงความแข็งและความสามารถของแบริ่งของโหนดได้อย่างมีนัยสำคัญ.

3. โหนดที่เปล่งออกมา

โหนดที่เปล่งออกมามักจะใช้ในโครงสร้างที่ต้องการความสามารถในการเสียรูปมากขึ้น. การวิจัยแสดงให้เห็นว่ารูปแบบที่ชัดเจนช่วยให้โหนดสามารถหมุนได้อย่างอิสระภายในช่วงที่กำหนด, จึงปรับปรุงความต้านทานลมของโครงสร้าง. นอกจากนี้, ผ่านการวิเคราะห์องค์ประกอบ จำกัด, พบว่าโหนดที่เปล่งออกมาแสดงความสามารถในการเสียรูปและประสิทธิภาพการใช้พลังงานที่ดีเมื่ออยู่ภายใต้การโหลดของลม.

4. สรุปและโอกาส

ผ่านการศึกษาคุณสมบัติเชิงกลของโหนดทั่วไปของหอเหล็กมุม, ข้อสรุปต่อไปนี้สามารถวาดได้:

1. โหนดที่เข้มงวดเหมาะสำหรับโครงสร้างที่ต้องการความเสถียรสูง, แต่มีข้อ จำกัด มากขึ้นเกี่ยวกับการเสียรูป;
2. โหนดกึ่งแข็งรวมข้อดีของโหนดที่แข็งและก้อง, และมีความสามารถด้านความเหนียวและการใช้พลังงานที่ดี;
3. โหนดที่เปล่งออกมาเหมาะสำหรับโครงสร้างที่ต้องการความสามารถในการเปลี่ยนรูปขนาดใหญ่และสามารถต้านทานแรงลมได้อย่างมีประสิทธิภาพ;
4. การประยุกต์ใช้เหล็กที่มีความแข็งแรงสูงช่วยเพิ่มความสามารถในการรับแบริ่งและความเหนียวของโหนดอย่างมีนัยสำคัญ;
5. การวิเคราะห์องค์ประกอบไฟไนต์เป็นเครื่องมือสำคัญสำหรับการศึกษาคุณสมบัติเชิงกลของโหนดหอเหล็กมุมมุม, และสามารถทำนายการกระจายความเครียดได้อย่างถูกต้อง, การเสียรูปและความสามารถในการแบกของโหนด.

การวิจัยในอนาคตสามารถสำรวจผลกระทบของวัสดุและรูปแบบการเชื่อมต่อที่แตกต่างกันในประสิทธิภาพของโหนดของหอเหล็กมุม, และเพิ่มประสิทธิภาพการออกแบบโหนดร่วมกับกรณีวิศวกรรมจริงเพื่อปรับปรุงความปลอดภัยและเศรษฐศาสตร์ของโครงสร้าง.