为提高薄壁结构吸能元件的抗撞性能,在传统的光滑圆柱壳表面添加金字塔型波纹。基于显式有限元技术,应用LS-DYNA软件对这种新型的金字塔型波纹薄壁管进行抗撞性分析。采用Fibonacci搜索方法搜索该波纹管的正多边形截面的最佳边数,以波纹的高度和倾角为设计变量,以结构的吸能为优化目标建立优化模型。采用响应面法拟合目标函数,进行优化设计。半径为40mm的波纹管算例的优化结果表明,金字塔型波纹管在截面为正十一边形、波纹高度为80mm、金字塔形波纹的顶点到中心轴的距离为38.92mm时吸能最大,吸能能力比光滑表面的圆截面结构提高31.88%。新提出的波纹结构可用于实际吸能元件的设计,并为进一步研究奠定基础。
对折线形钢箱柱节点进行了1∶3缩尺模型力学性能的试验研究和非线性有限元分析。试验研究包括设计荷载作用下的验证试验和极限承载力试验。试验结果表明:在设计荷载作用下,折线形钢箱柱节点始终处于弹性阶段,极限承载力试验中,折线形钢箱柱节点的受力最不利部位为节点水平段与节点下段交接区域,该部位的内转折点处存在应力集中但未发生明显的局部屈曲现象;分析结果表明:有限元计算结果与试验结果吻合良好,从而验证了理论分析与原型结构设计的正确性;因此,在构造合理和焊缝质量优良的前提下,折线形钢箱柱节点可以应用于承重结构中。
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