基于有限元技术的传统结构榫卯带缝工作的性能研究与分析

来源 :太原理工大学 | 被引量 : 5次 | 上传用户:liu_shuangde
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木结构古建筑是中华民族悠久历史文化的载体,保护传承木结构古建筑是我辈义不容辞的责任。榫卯节点的研究是木结构研究的基础性工作。已有的研究成果中,并未关注到在实际现存的古代木结构中,榫卯节点处并非完全紧密相连,这点与已有研究的假设前提不符。究竟榫卯间缝隙的存在对结构造成的影响有多大,本文将研究古代材分制中的两种材等即三等材和七等材,研究其榫卯间带缝对结构的影响。本文利用有限元数值分析软件ABAQUS建立四个典型的单间一榀框架模型,包括两个试验模型即三等材、七等材柱额榫卯间带缝隙,两个对比模型即三等材、七等材柱额榫卯间无缝隙。缝隙的设置采取在两端榫头部位处的两个侧壁上,各切割1mm缝隙,柱额之间的榫卯节点类型选用抗拉拔能力较好的燕尾榫。通过选用合适的试验数据、设定合理的模型有限元分析参数,对模型施加水平低周往复荷载,提取出模型的后处理阶段结果。通过提取滞回曲线、骨架曲线、结构摩擦耗能能量曲线、变形云图、榫头和卯口的端部及侧面的缝隙量等后处理结果,得到带缝隙的榫卯结构的滞回曲线和骨架曲线的特点,并得出以下结论:摩擦耗能方面,带缝隙的榫卯结构摩擦耗能开始作用的时间晚,耗能量小;刚度方面,带缝隙的榫卯节点刚度退化程度大,初始刚度略小;运动过程方面,带缝隙的榫卯节点屈服平台低,更容易进入屈服、塑性阶段,承受的极限荷载小,屈服平台中最大反力出现的时间晚,但相比于紧密结合的榫卯结构,不容易脱榫。
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