钢桁架在冲击荷载作用下的动态响应研究

摘要

圆钢管桁架在土木工程和海洋工程领域应用较多，除了承受竖向荷载外，还易遭受冲击偶然荷载作用。以偏心质量下抵抗冲击荷载的钢桁架为研究对象，利用LS-DYNA软件建立了节点冲击有限元模型。从破坏特征、冲击响应和耗能能力等方面研究了其抗冲击能力，对冲击次数、冲击速度和钢材屈服强度进行了参数分析，最后基于有限元模拟结果，提出了主管凹陷变形与转角之间的表达式。结果表明：经历多次摆锤冲击后，主管发生严重的凹陷变形，刚度显著降低；冲击速度达到3.0 m·s-1时，冲击力峰值提高了84.8%，冲击区域支管节点发生挤压弯曲破坏，主管凹陷变形是主要的耗能机制。有限元模拟结果可为提高实际钢桁架的抗冲击性能提供参考。

关键词

钢桁架 / 有限元分析 / 变形机理 / 抗冲击性能 / 破坏模式

基金资助

国家自然科学基金（52378304、52108282）; NSFC-山东联合基金（U2106222）; 山东省自然科学基金（ZR2021QE053、ZR2022ME065）