4、外文翻译
- 格式:doc
- 大小:556.00 KB
- 文档页数:8
毕业设计外文资料翻译 题 目 钢结构栓焊节点在火中的行为 学 院 土木建筑学院 专 业 土木工程 班 级 土木1008班 学 生 王召博 学 号 20100622273 指导教师 朱春梅
二〇一四年 二月 二十四日 济南大学毕业设计外文资料翻译
- 1 - 钢结构栓焊节点在火中的行为 胡 军, 姚 斌, 厉培德 中国科技大学火灾科学国家重点实验室
摘 要 为了研究钢结构栓焊节点在火中的行为,进行了一系列实验。就火灾模型和荷载比对接头性能的影响,破坏特征和暴露于火灾的接头断裂模式进行了研究。实验结果表明,火灾模型以及暴露于火灾的接头上的温度分布对结果影响很大。温度缓慢上升,可以使接头温度分布更加均匀。荷载比下降会提高节点的抗火性能。此外,用ANSYS软件建立了一个非常详细的三维(3D)有限元模型(FEM)用以预测的栓焊边节点在火灾的行为。预测结果和实验结果表明,有限元法对于这类节点在火中的行为预测结果处于可接受的准确度之中。 关键词 钢筋接头;火;实验研究;有限元模型 中图分类号:TU352. 5 文档代码:A 文章编号:1005-9113( 2011) 01-0089-07 梁柱连接节点在室温和高温下的结构行为被认为是具有重要意义的影响。全尺寸火灾试验表明,从损坏的结构确认接头在火中由于其重新分配力量,对结构构件的生存时间是一个相当大的影响。因此有必要通过估计局部变形和诱导应力来准确的评估连接节点的能力。 作为最可靠的方法,实验可以准确地描述暴露在火中的节点的行为。然而,在许多情况下是不可行的实验或过于昂贵的行为。同时,他们还总是受限于几何数量和机械参数研究。 近年来,有限元法已就实验室中难以进行的解决的现实世界的问题给出方案获得了相当的认可。作为一个可靠的工具来模拟所有相关参数的影响,有限元法给出了一个有吸引力的手段来研究梁柱节点的更详细的实验通常会允许。 在过去的几年里,大量的研究已经在不同类型的梁进行了实验和分析方法,了解他们的行为节点在环境温度和升高的温度。1976年CTICM对钢节点数的火灾试验采用的高温高强度螺栓的性能研究结果,并没有迹象显示节点的性能。1982年两个由英国钢铁实验得出节点在火灾遭受重大的变形。通过试验证明了Lawson的结论,得出这些节点在火中的表现,节点可以在火焰条件下的持续升温。结合Al-Jabri研究参数的影响。这些测试提供了对节点相关的各种理论研究的有用数据。 有限元建模研究联合行为的使用开始于1970年代初,随着计算机在解决结构问题中的应用变得明显。近年来,许多功能强大的有限元软件如ANSYS,ABAQUS,LUSAS,LAGAMINE已成为市售。他们有能力解决范围广泛工程问题的有效和准确的方式。虽然大量的研究已经在室温下进行不同的节点,很少研究工作已经进行了到目前为止模型由于大量的参数需要考虑在火灾不同类型节点的行为。刘对模型在火灾的节点行为 济南大学毕业设计外文资料翻译 - 2 - 的第一次尝试,建立有限元模型,模拟了FEAST,在火灾中各种接头类型。三维有限元模型已被EI houssieny等人开发的模拟在室温和高温下最近扩展的端板的响应,Rahman用ANSYS研究火灾的板翅结构接头的行为。在升高的温度下Al JabriABAQUS对平端板棒材节点的行为。上述有限元模型计算结果与实验结果吻合良好。 栓焊边节点被归类为“rigid”节点与梁翼缘焊接到柱,即梁腹板法兰螺栓柱翼缘的板翅式刚性节点。由于制作方便,安装迅速他们被广泛用于支撑多层钢结构建筑。虽然王已经报道了这类联合实验,其研究主要集中在单一荷载比ISO火曲线的联合响应。 在本文中,介绍了针对H型钢进行了四实寸实验,无论是火灾模型和负荷率每一个试样均不同,针对性调查火灾模型和负荷率对接头性能的影响,并记录暴露于火灾的接头断裂模式的破坏特征。 商业有限元分析软件ANSYS进行模拟测试的两个标本使用三维模型的行为。一个可靠的有限元模型的建立是为了测试结果的补充,对一个广泛的参数可以进行分析,以验证模型来预测在接下来的研究中的暴露在火中的节点的行为。这是很难在实验室条件下实现。
1 实验研究
1.1 实验装置和仪器 所有测试都是在填埋气炉进行的结构防火测试。手绘图和火灾试验布置图分别显示在图.1和图.2。
图.1火灾试验布置示意 济南大学毕业设计外文资料翻译
- 3 - 图.2火灾实验布置照片 如图2所示,该炉由两部分组成,分别固定在两个活动板。所以在安装试样过程中炉可方便的打开或关闭。ISO834标准火灾和BFD自然火灾实验所选择的公式为(1)和(2),发现火灾模型节点在火灾中的的影响变化。
T - T0 = 345lg( 8t + 1) (1)
T = T0 + Tmax e- ( lnt - lntmax) 2 / SC (2)
T0(℃): 环境温度; Tmax(℃ ):最大温度(高于T0); tmax(min):
到达Tmax的时间;SC不随曲线变化而变化。 方程(2)在本研究中,T0,Tmax,SC,tmax分别为20℃,780℃,1.85,30min,两个实验对应的曲线如图.3
图.3火灾模式曲线 济南大学毕业设计外文资料翻译
- 4 - 测试过程中,一个有心力被应用在由液压千斤顶来模拟柱内力的联合柱。另一个有心力对梁模拟弯曲载荷梁承受练习。两个液压千斤顶连接到反应框架并由一个压力控制泵的动力。为了模拟节点的实际情况,两边作用力在整个测试过程中保持不变。 两个位移传感器被用来测量束的垂直偏转从而获得与火的温度增加关节的旋转变化。两个负载开关,安装在液压千斤顶进行控制,应用于节点的力量。两个铠装热电偶位于炉内测量炉的温度,它也被用于控制的增加炉内温度。其他13个铠装热电偶嵌入在接头不同位置分别测量节点增加的温度。铠装热电偶的安排如图.4所示。所有的K型热电偶均为镍铬和镍硅合金。
图.4热电偶布置 实验过程中,在关闭填埋气炉之前建立试样。然后设计载荷施加在柱上分别为梁的顶部法兰上,开始加热。炉内温度的自动升高到预先设计的温度时间曲线上。温度在负荷试样在测试过程中保持恒定,最后,在节点出现故障时关闭炉火。所有的数据被收集并通过一个数据采集器自动记录、
1.2 Specimen Details 测试由一个HW 175×175×7. 5×11柱高度为2.11 m的标本和一个HN248×124×5×8悬臂梁长1.0米的标本组成。悬臂梁的一侧被连接到翼缘,栓焊边节点位于高1.41m的位置。两个M20级10.9的螺栓拧紧到403N·m的扭矩板上,按照相关规定,确保试样的细节,如图.5所示。 所有的四组测试在对试样125 kN载荷水平的塔顶进行。应用与不同的荷载比R,它的定义是,在一般情况下,由于施加的载荷在火焰极限状态和负载能力,该构件可以采取20℃之间的比。在这项研究中,两个荷载水平0.28和0.36分别采用。节点测试详情见表.1 济南大学毕业设计外文资料翻译 - 5 - 图.5试样细节 实验 荷载比 力矩/( kN·m) 温度曲线 J1 0.28 22 ISO
J2 0.36 28 ISO J3 0.28 22 BFD J4 0.36 28 BFD 表.1节点测试细节
1.3 整个节点的温度分布 当暴露在火中,无论是机械特性和钢的热性能会受到升高温度的影响。其结果是,整个节点温度分布是影响节点的行为的重要因素之一。从试验中获得这两种情况下的温度分布,如图.6(a)和(b)所示。 节点在用于ISO情况下的温度上升速度比的BFD情况稍微更迅速。同时,对于BFD情况下,节点具有更均匀的温度分布为较慢的炉内温度上升的过程。在一般情况下,柱的温度为比梁和板的高一点。 济南大学毕业设计外文资料翻译
- 6 - 如图.6(a)ISO 如图.6(b)BFD 2 结论 1) 温度的增加以及栓焊节点的温度分布对火灾模型有很大的影响。增加较慢射速的温度会导致温度和节点温度分布更加均匀增长缓慢。这将有助于提高节点的抗火性能。 2) 荷载比的下降会导致相同的火灾条件下的有限温度的增加。 3) 暴露在火中时,主要模式梁的下翼缘外部栓焊节点局部弯曲变形并在节点区柱中有明显的失真。 4) 对比实验结果与预测结果表明,有限元法具有测该类型节点的火灾行为的能力。 济南大学毕业设计外文资料翻译 - 7 - 参考文献:
[1] Al-Jabri K S,Lennon T,Burgess I W,等。行为钢材和防火复合梁柱接头。结构钢的研究期刊,1998,46 ( 1 /2 /3) : 308 -309 [2] Al-Jabri K S,Lennon T,Burgess I W,等。框架节点在火灾中的表现。 ACTA理工,1999,39(5):65-75 [3] Kruppa J.电阻上FEU组合面值。德拉技术工业建设,1976 [4] British Steel.第8部分防火测试:梁/柱/梁连接在BS5950的性能。Rotherham,英国:英国钢铁公司,斯温顿实验室,1982 [5] Lawson R M.钢梁与柱连接在火中的行为。结构工程师,1990,68(14):263 – 2719 [6] Al-Jabri K S,Lennon T,Burgess I W,等.钢材组合梁 - 柱连接的在火中的行为。常量钢铁研究,1998,46(1):308 – 309 [7] Liu T C H,Morris L J.钢的理论建模螺栓与火接触的条件。关于计算方法在结构与岩土工程力学国际会议论文集。香港,1994 [8] Liu T C H.钢梁和火灾的连接行为的有限元建模。建设钢铁研究,1996,35(3):181 – 199 [9] Liu T C H.钢梁的耐火性连接的灵活性效应。建设钢铁研究,1998,45:99 – 118 [10]Liu T C H.火钢/混凝土复合连接行为的三维建模。建筑钢研究,1998,46(1/2/3):319 – 320 [11]Liu T C H.钢/复合材料连接的弯矩 - 转角 - 温度特性。结构采集,1999,125(10):1188-1197