Экспериментальное/численное исследование круглого ребра

Блог

ДомДом / Блог / Экспериментальное/численное исследование круглого ребра
Отправьте запрос
ПРЕДСТАВЛЯТЬ НА РАССМОТРЕНИЕ

May 14, 2023

Экспериментальное/численное исследование круглого ребра

Научные отчеты, том 12,

Научные отчеты, том 12, Номер статьи: 8823 (2022) Цитировать эту статью

922 Доступа

Подробности о метриках

Сосредоточив внимание на фланцевых соединениях с круглыми ребрами жесткости с внутренними и внешними фланцевыми пластинами, называемыми внутренним-внешним фланцем, экспериментально изучается механическое поведение фланца, подвергающегося комбинированной изгибающей и растягивающей нагрузке. Для исследования влияния эксцентриситета на механическое поведение использовались четыре номинально идентичных образца. Представлено распределение зазора между фланцевыми пластинами, а также распределение усилий болтов. Установлено, что по мере увеличения эксцентриситета нейтральная ось будет постепенно приближаться к центральной оси фланцевого соединения. Более того, при наличии достаточно прочных ребер, сварных швов и фланцевых пластин на прочность фланца в основном влияет прочность болта. Хорошее согласие обнаружено при сравнении результатов, полученных методом конечных элементов, полуаналитическим методом (SAM) и экспериментальным исследованием. Это подтверждает обоснованность использования предположения о разрушении болта и предположения о плоском поперечном сечении в SAM для аппроксимации несущей способности внутреннего-наружного фланца. Что касается взаимодействия прочности на растяжение с способностью на изгиб, результаты экспериментов и литературные данные сравниваются с кривыми, определенными нормами, и делаются выводы по проектированию. Предел текучести, определяемый как нагрузка, при которой напряжение болта достигает предела текучести, рекомендуется здесь для проектирования конструкции в эксплуатационном состоянии. Установлено, что спецификации действующих норм для фланцев с ребрами жесткости с одной фланцевой пластиной иногда завышают предел текучести внутренних и внешних фланцев при комбинированной изгибающей и растягивающей нагрузке. Более того, как экспериментальные, так и численные результаты показывают линейную кривую взаимодействия нагрузки с точки зрения предельной мощности.

Круглые фланцы как болтовое соединение конструкций часто используются для соединения трубчатых элементов круглого сечения в трубчатых конструкциях. Однако традиционные круглые фланцы, имеющие лишь одну внутреннюю/внешнюю фланцевую пластину (фланец SI/SO), иногда не могут удовлетворить требования высокой прочности, возникающие при проектировании высокой опоры/опоры электропередачи при тяжелых нагрузках1. Ввиду этого, при условии труб большого диаметра, Дэн и др.1 разработали многообещающее фланцевое соединение с круглыми ребрами жесткости и двойными фланцевыми пластинами, называемое внутренним-наружным фланцем, которое значительно улучшило бы пропускную способность соединения. и был реализован в обширных конструкциях передающих башен с длинными пролетами, таких как передающая башня высотой 380 м (башня Цзиньтан), расположенная на островах Чжоушань, Китай2.

В качестве высокопрочного болтового соединения внутренние и внешние фланцы можно идентифицировать по двум основным характеристикам: ребрам, а также внутренним и внешним фланцевым пластинам. На рис. 1 показан фактический внутренний и внешний фланец, используемый в трубчатой ​​опоре электропередачи. Хотя неусиленный фланец SI/SO признан экономичным соединением и широко применяется в трубчатых конструкциях, подрывное действие3,4,5,6,7,8,9,10, которое часто возникает в неусиленных фланцах, будет Это приведет к увеличению силы затяжки болта и тем самым уменьшит несущую способность фланца, которая в основном определяется прочностью болта. Стоит отметить, что различные аналитические модели, подтвержденные экспериментальными исследованиями3,4, анализом методом конечных элементов (FE)5,6,7 или обоими методами8,9,10, были разработаны для точного аппроксимации действия подрыва. Усиление фланца с помощью ребер, как указано в китайских и японских нормах11,12, является эффективным методом уменьшения действия подрыва за счет повышения жесткости пластины фланца вне плоскости и поэтому применяется во внутренних конструкциях. внешние фланцы. Следует отметить, что китайский нормативный документ «Технический регламент проектирования стальных трубчатых башенных конструкций воздушных линий электропередачи» (ДЛ/Т 5254-2010)11 предполагает, что подрывное действие можно не учитывать для круглых фланцев с ребрами жесткости, которые обычно проектируются. Кроме того, требование высокой пропускной способности при соединении труб круглого сечения большого диаметра (до 2300 мм в башне Цзиньтан2), а также ограничение на размер болтов в инженерной практике приводят к появлению большого количества фланцевых болтов, которые невозможно быть хорошо расположены в одной внешней фланцевой пластине. Таким образом, для внутренних и внешних фланцев1 предлагается использовать дополнительную внутреннюю фланцевую пластину, чтобы можно было использовать больше фланцевых болтов для улучшения как прочности, так и изгиба фланцевого соединения.

 rIR0i, and rORyi > rOR0i. The angle between the polar axis and the center line of the ith outer rib, and the angle between the polar axis and the ith inner rib are denoted as θORi and θIRi respectively. In addition, the center of the ith outer bolt and that of the ith inner bolt can be located by the coordinates of (rOBi, θOBi) and (rIBi, θIBi) respectively. Then, based on the plane cross-section assumption and the elastic perfectly-plastic model, the right terms in Eqs. (2) and (3) for a given curvature can be computed by/p> ROR. Similarly, the amount of rIR0,i, as well as that of rIRy,i, has the upper bound of RS − tS/2 and the lower bound of RIR, namely rIR0,i = rIR0i if RS − tS/2 ≥ rIR0i ≥ RIR, rIR0,i = RIR if rIR0i < RIR, and rIR0,i = RS − tS/2 if rIR0i > RS − tS/2./p>