铸钢节点设计方法
1、铸件壁厚不宜大于 150mm,当壁厚很大时应考虑厚度效应引起的屈服
强度、伸长率、冲击功等的降低。
2、承受静力荷载或间接动力荷载时,多管可焊铸钢节点可选用 G20Mn5N
铸钢材料。
3、G20Mn5N 材料的抗拉抗压和抗弯强度设计值 235MPa,抗剪强度设计
值
135MPa,端面承压 (刨面顶紧)设计值 310MPa。
4、铸钢件的物理性能指标(和普通钢材相同):弹性模量
E=2.06e5N/mm
2
;剪切模量
G=79e
3
N/mm
2
;线膨胀系数
a=12e
-6
/
℃;质量密度
ρ=7850kg/m
3
。
5、铸钢节点承载力应按承载力极限状态计算。承载能力极限状态包括铸钢
节点的强度破坏、局部稳定破坏和因过度变形而不适于继续承载。
6、圆管汇交的铸钢相贯节点的承载力,当铸钢材料伸长率和强屈比满足
于铸钢强度等级对应的
Q235 和 Q345 钢材的性能指标时,可按国家标准《钢结
构设计规范》
GB50017 中第 10.3.3 条的规定验算。
7、铸钢节点试验的破坏承载力不小于荷载设计值的 2 倍,弹塑性有限元
分析所得的极限承载力不小于荷载设计值的
3 倍。
8、铸钢节点的有限元分析宜采用实体单元。在铸钢节点与构件连接处、铸
钢节点内外表面拐角处等易于产生应力集中的部位,实体单元的最大变长不应
大于该处最薄厚壁,其余部位的单元尺寸可适当增大,但单元尺寸变化宜平缓。
(个人建议沿圆管壁厚方向,至少剖分
3 个以上单元)
9、铸钢节点的有限元分析中,径厚比不小于 10 的部位可采用板壳单元。
(个人建议采用壳单元,采用板单元时,需仔细分析时适用性)
10、铸钢节点承受多种荷载工况组合又不能准确判断其设计控制工况时,
可分别按每一种荷载工况组合进行计算。
11、进行弹塑性有限元分析时,铸钢节点材料的 应力-应变曲线宜采用具
有一定强化刚度的二折线模型。复杂应力状态的强度准则应采用
von Mises 屈服
条件。
12、铸钢节点的极限承载力可按弹塑性有限元分析得出的荷载-位移全过
程曲线确定。
13、用弹塑性有限元分析结果确定铸钢节点的承载力设计值时,承载力设
计值不应大于极限承载力的
1/3.
14、铸钢节点试验必须辅以有限元分析和对比。
15、铸钢节点与钢结构的连接方式可采用焊缝连接、螺纹连接和销轴连接。
16、铸钢节点的合理铸造壁厚