[发明专利]一种孔洞胶接节点装配式单层球面网壳模型制作方法

权利要求书

1.一种孔洞胶接节点装配式单层球面网壳模型制作方法，所述孔洞胶接节点装配式单层球面网壳模型包括底板(1)、多个圆柱体节点(2)和多个连接杆件(3)，多个圆柱体节点(2)呈半球面分布设置，相邻两个圆柱体节点(2)通过连接杆件(3)固定连接，多个圆柱体节点(2)与多个连接杆件(3)形成网状半球面，所述网状半球面的开口端固定安装在底板(1)的上表面上，其特征在于：所述一种孔洞胶接节点装配式单层球面网壳模型制作方法的具体步骤如下：

步骤一、根据实际需要确定球面网壳模型的跨度、矢跨比、每个连接杆件(3)的材料、截面尺寸、每个圆柱体节点(2)尺寸；

步骤二、对连接杆件(3)在拉力机上做三组材性实验，测出连接杆件(3)的弹性模量和切线刚度；

步骤三、应用有限元软件对球面网壳模型进行有限元建模，根据有限元模型对球面网壳模型中的圆柱体节点(2)进行编号，并计算相邻两个圆柱体节点(2)之间连接杆件(3)的长度，每个连接杆件(3)在动荷载作用下倒塌时的最大轴力，每个连接杆件(3)与相对应的圆柱体节点(2)胶结后的轴力，每个圆柱体节点(2)的环向角度和纵向角度；

设相邻三个圆柱体节点(2)的编号为i，j，k，则编号为i的圆柱体节点(2)的坐标为(x_i，y_i，z_i)、编号为j的圆柱体节点(2)的坐标为(x_j，y_j，z_j)、编号为k的圆柱体节点(2)的坐标为(x_k，y_k，z_k)，

a)、计算编号为i的圆柱体节点(2)与编号为j的圆柱体节点(2)之间连接杆件(3)的长度L_ij：

Lij=(xi-xj)2+(yi-yj)2+(zi-zj)2]]>①

b)、计算球面网壳模型在动荷载作用下倒塌时连接杆件(3)的最大轴力N₁和圆柱体节点(2)与连接杆件(3)胶结后连接杆件(3)的轴力N₂：

N₁＝σ_maxN·S₁②

③

公式②和③中，σ_maxN表示动力反应的球面网壳模型连接杆件(3)的最大轴向应力，S₁表示连接杆件(3)的横截面积，τ表示J39胶的抗剪强度，l表示连接杆件(3)横截面的外圆的周长，d表示连接杆件(3)横截面外圆的直径，h表示连接杆件(3)插入圆柱体节点(2)的深度；

c)、计算编号为i的圆柱体节点(2)与编号为j的圆柱体节点(2)和编号为k的圆柱体节点(2)之间的环向角度α：

α=arccosb2+c2-a22bc]]>④

公式④中a表示编号为j的圆柱体节点(2)与编号为k的圆柱体节点(2)之间的距离，且b表示编号为i的圆柱体节点(2)与编号为j的圆柱体节点(2)之间的距离，且c表示编号为i的圆柱体节点(2)与编号为k的圆柱体节点(2)之间的距离，且c=(xi-xk)2+(yi-yk)2;]]>

d)、计算编号为i的圆柱体节点(2)与编号为k的圆柱体节点(2)之间的纵向角度β：

β=arccoshiklik]]>⑤

公式⑤中hik表示编号为i的圆柱体节点(2)与编号为k的圆柱体节点(2)之间的距离，且hik＝z_i-z_k；lik表示编号为i的圆柱体节点(2)与编号为k的圆柱体节点(2)之间在垂直方向上的距离，且lik=(xi-xk)2+(yi-yk)2+(zi-zk)2;]]>

步骤四、根据已计算出的圆柱体节点(2)的纵向角度，利用激光切割机切割相应角度的垫块，垫在圆柱体节点(2)的侧面；

步骤五、固定圆柱体节点(2)，应用电火花穿孔机固定试件装置、环向角度控制贴片及角度控制垫块，将圆柱体节点(2)固定；

步骤六、利用电火花穿孔机，对圆柱体节点(2)进行打孔；

步骤七、重复步骤四至步骤八，直至将每个圆柱体节点(2)上的所有孔制作完成；

步骤八、组装网壳，具体步骤为：

步骤八(一)、对连接杆件(3)的端部进行打磨；

步骤八(二)、在每个连接杆件(3)的端部涂抹J39胶，然后将每个连接杆件(3)插入相应的圆柱体节点(2)上的孔洞内；

步骤八(三)、按顺序组装球面网壳实体模型。

2.根据权利要求1所述一种孔洞胶接节点装配式单层球面网壳模型制作方法，其特征在于：步骤六中利用电火花穿孔机对圆柱体节点(2)进行打孔前，先根据连接杆件(3)的外径确定电火花机电极丝的外径；然后根据圆柱体节点(2)上的孔洞深度及电极丝损率，确定电极丝行进距离。