[發(fā)明專利]一種應(yīng)用于裝配式單層網(wǎng)格結(jié)構(gòu)的雙拓?fù)洵h(huán)節(jié)點(diǎn)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011319223.6
• 申請(qǐng)日: 2020-11-23
• 公開（公告）號(hào): CN112431303B
• 公開（公告）日: 2021-12-07
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 馮若強(qiáng);張志杰
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 東南大學(xué)
• 主分類號(hào): G06F30/20
• 分類號(hào): G06F30/20;G06F30/13;E04B1/24;E04B1/58;E04B1/34;G06F111/04;G06F119/14
• 代理公司: 南京經(jīng)緯專利商標(biāo)代理有限公司 32200
• 代理人: 曹翠珍

1.一種應(yīng)用于裝配式單層網(wǎng)格結(jié)構(gòu)的雙拓?fù)洵h(huán)節(jié)點(diǎn)，其特征在于，包括：上拓?fù)洵h(huán)（1）、下拓?fù)洵h(huán)（2）、桿件、連接件、高強(qiáng)螺栓（7）；其中，上拓?fù)洵h(huán)（1）、下拓?fù)洵h(huán)（2）位于節(jié)點(diǎn)中部，連接件焊接于桿件內(nèi)端，上、下拓?fù)洵h(huán)和連接件均設(shè)有螺栓孔，通過高強(qiáng)螺栓（7）將桿件與拓?fù)洵h(huán)進(jìn)行連接，所述桿件的數(shù)量決定中心拓?fù)洵h(huán)的外徑以及削切邊數(shù)量，削切寬度與桿件的寬度相同；上、下拓?fù)洵h(huán)中心開設(shè)圓形孔洞，圓形孔洞外周呈對(duì)稱地設(shè)置鏤空孔洞；

所述桿件是主要桿件（3），同時(shí)連接于上、下拓?fù)洵h(huán)，構(gòu)建的是桿件受力均勻的單層空間網(wǎng)格結(jié)構(gòu)；

或者，所述桿件是主要桿件（3）以及次要桿件（4），其中，主要桿件（3）同時(shí)連接于上下拓?fù)洵h(huán)，次要桿件（4）連接于僅上拓?fù)洵h(huán)（1）；

通過對(duì)上、下拓?fù)洵h(huán)的形狀設(shè)計(jì)，滿足桿件水平角的要求；通過控制桿件斜切角度，實(shí)現(xiàn)對(duì)桿件垂直角的調(diào)節(jié)；通過調(diào)節(jié)上拓?fù)洵h(huán)（1）和下拓?fù)洵h(huán)（2）上螺栓孔的相對(duì)位置，實(shí)現(xiàn)對(duì)桿件扭轉(zhuǎn)角的調(diào)節(jié)；

所述的鏤空孔洞是鏤空孔洞四（18），鏤空孔洞五（19）；鏤空孔洞四（18）沿拓?fù)洵h(huán)外周均勻分布，共有6個(gè)；鏤空孔洞五（19）沿拓?fù)洵h(huán)內(nèi)周均勻分布，共有6個(gè)；上、下拓?fù)洵h(huán)的鏤空孔洞四（18）的外周壁上開設(shè)有一個(gè)螺栓孔一（8）；所述鏤空孔洞邊界均由直線和圓弧線構(gòu)成，鏤空孔洞四（18）為等腰梯形形狀，中軸線與等腰梯形的中垂線對(duì)齊，鏤空孔洞五（19）等邊三角形形狀，中軸線與等邊三角形的中垂線對(duì)齊，鏤空孔洞四（18）和鏤空孔洞五（19）是由外接多邊形進(jìn)行倒角和線條處理得到的；

所述的鏤空孔洞是鏤空孔洞一（12）、鏤空孔洞二（13）和鏤空孔洞三（14）；鏤空孔洞一在拓?fù)洵h(huán)與次要桿件連接部位對(duì)稱分布，共2個(gè)；每個(gè)鏤空孔洞一（12）的兩側(cè)對(duì)稱設(shè)有鏤空孔洞二（13），相鄰兩鏤空孔洞二（13）之間設(shè)有鏤空孔洞三（14）；上拓?fù)洵h(huán)的鏤空孔洞一（12）的外周壁上開設(shè)有一個(gè)螺栓孔一（8），上、下拓?fù)洵h(huán)的鏤空孔洞二（13）的外周壁上均開設(shè)有一個(gè)螺栓孔一（8）；所有鏤空孔洞邊界均由直線和圓弧線構(gòu)成，鏤空孔洞一（12）為等邊三角形形狀，中軸線與等邊三角形的中垂線對(duì)齊；鏤空孔洞三（14）為等腰梯形形狀，中軸線與等腰梯形的中垂線對(duì)齊，鏤空孔洞一（12）和鏤空孔洞三（14）是由外接多邊形進(jìn)行倒角和線條處理得到的；鏤空孔洞二（13）位于鏤空孔洞一（12）和鏤空孔洞三（14）之間，其邊界與相鄰孔洞的邊界平行。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種應(yīng)用于裝配式單層網(wǎng)格結(jié)構(gòu)的雙拓?fù)洵h(huán)節(jié)點(diǎn)，其特征在于，所述桿件為方鋼管，連接件為矩形鋼板，其尺寸對(duì)應(yīng)桿件的截面尺寸，同時(shí)考慮圍焊的焊縫尺寸；所述高強(qiáng)螺栓（7）與連接件點(diǎn)焊連接，再將連接件與桿件圍焊連接，最后將高強(qiáng)螺栓（7）與上、下拓?fù)洵h(huán)（1,2）連接。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種應(yīng)用于裝配式單層網(wǎng)格結(jié)構(gòu)的雙拓?fù)洵h(huán)節(jié)點(diǎn)，其特征在于，上拓?fù)洵h(huán)和下拓?fù)洵h(huán)的整體結(jié)構(gòu)是基于商用軟件HYPERWORKS平臺(tái)，利用拓?fù)鋬?yōu)化原理，以節(jié)點(diǎn)應(yīng)變能最小為目標(biāo)函數(shù)，以體積分?jǐn)?shù)比為約束函數(shù)，以連續(xù)體結(jié)構(gòu)變密度法為優(yōu)化算法，采用SIMP材料差值模型，以單元“單元密度”作為設(shè)計(jì)變量經(jīng)過迭代優(yōu)化而來；

拓?fù)鋬?yōu)化模型可以表示為：

上、下拓?fù)洵h(huán)的結(jié)構(gòu)形式主要通過所述“單元密度”與節(jié)點(diǎn)的材料彈性模量之間的函數(shù)關(guān)系優(yōu)化得出，且所述函數(shù)關(guān)系為：

其中，E為單元優(yōu)化后彈性模量，E₀為初始彈性模量

基于SIMP的優(yōu)化設(shè)計(jì)迭代公式如下：

其中優(yōu)化設(shè)計(jì)準(zhǔn)則為阻尼系數(shù)，

。