针对设置悬挂吊车的空间网格结构,悬挂吊点的疲劳问题是空间网格结构疲劳的关键。十字形板—焊接空心球节点(简称"板-球"节点)作为常用的悬挂吊点之一,而现行的规范及手册中并未明确给出其疲劳设计理论和方法,致使悬挂吊车在空间网格结构中不能推广应用,因此对该类节点疲劳问题的研究尤为重要!本文在国家自然科学基金项目(51578357)和山西省自然科学基金项目(2015011062)的联合资助下,针对常用的悬挂吊点—"板-球"节点进行静力及常幅疲劳的试验与理论研究,主要研究工作和结论如下:1.基于太原周边实地调研,结合悬挂吊点相关的设计规范和手册等,采用正交试验设计方法,以十字形板宽度B、十字形板厚度t、焊接空心球直径D、焊接空心球壁厚δ四个因素为变量,各个变量均按三个水平考虑,设计并加工完成9个节点试件。2.基于MTS试验机进行了 8个节点试件的静力性能试验,并采用有限元分析软件ANSYS、ABAOUS进行了 9个节点的静力分析,摸清了该类节点的应力分布规律并取得了热点应力所在位置;针对"板-球"节点应力集中的主要因素进行分析讨论,得到了不同因素对其影响程度和相关性;建立了考虑焊缝焊脚尺寸折减效应的节点热点应力集中系数的计算公式,其取值区间为3.59～5.41。3.采用MTS试验机完成了 8个"板-球"节点(其中1个节点因故中途停止试验)在较高应力幅作用下的常幅疲劳性能试验,获得了 7个有效常幅疲劳试验数据点;综合国内已有的19个常幅疲劳试验数据,剔除3个异常点,线性回归得出置信区间为95%的S-N曲线,并计算得出其节点名义允许应力幅[Aσ]2×106 =19.05MPa。4.采用断裂力学方法,对"板-球"节点进行常幅疲劳寿命估算,估算所得其理论疲劳寿命值低于试验疲劳寿命值;重点探讨了裂纹不同初始长度对裂纹扩展寿命的影响,得出了若初始裂纹尺寸增大十倍,则裂纹的疲劳扩展寿命缩短70%左右。5.采用有限元软件ABAOUS的XFEM技术,分别针对"板-球"节点进行考虑焊缝连接和不考虑焊缝连接的有限元分析,经对比得出焊缝影响裂纹萌生位置和扩展方向;对比节点试验结果,提出了该类节点常幅疲劳试验关键控制参数的建议值:产生裂纹的参考位移值,设置为5%△U;试件失效的位移值,设置为10%△U。