【摘要】：鋼結(jié)構(gòu)在現(xiàn)代工程中應(yīng)用普遍,在鋼結(jié)構(gòu)服役期間,鋼構(gòu)件由于各種因素不可避免會(huì)受到不同程度的損傷,對(duì)于一些大型結(jié)構(gòu)不可能立即放棄使用或者推倒重建。為了兼顧經(jīng)濟(jì)效應(yīng)和安全性能,必須對(duì)那些局部受損的鋼構(gòu)件進(jìn)行受力性能分析,評(píng)估其是否達(dá)到繼續(xù)使用的要求。本文主要研究鋼梁和鋼柱損傷后的受力性能,依據(jù)經(jīng)典損傷力學(xué)中考慮材料損傷后彈性模量下降的評(píng)估方法,通過(guò)試驗(yàn)、理論和有限元三種方法對(duì)受損鋼梁和鋼柱進(jìn)行了材料、截面及構(gòu)件三個(gè)層面的分析。本文主要研究工作如下:1、受損鋼材的力學(xué)性能研究:通過(guò)破壞性拉伸試驗(yàn),獲得不同損傷情況下Q345鋼材的彈性模量下降值,分析出材料損傷后加載彈性模量下降趨勢(shì)以及規(guī)律。對(duì)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分段線性擬合,提出受損鋼材彈性模量計(jì)算方法,用以修正受損鋼材的本構(gòu)關(guān)系。2、受損截面的力學(xué)性能研究:針對(duì)鋼結(jié)構(gòu)常用H型鋼截面的損傷特性展開分析,以材性試驗(yàn)結(jié)果為依據(jù),將損傷程度分成三類,得出不同損傷程度下截面平均加載彈性模量計(jì)算式。推導(dǎo)出受損H型截面在壓彎荷載作用下M-Φ-P關(guān)系的求解公式,通過(guò)求解公式得出H型窄翼緣、中翼緣、寬翼緣截面的M-Φ-P關(guān)系近似表達(dá)式,利用近似表達(dá)式對(duì)M-Φ-P關(guān)系進(jìn)行參數(shù)分析,分析出截面尺寸變化對(duì)M-Φ-P關(guān)系的影響規(guī)律。3、受損構(gòu)件的力學(xué)性能研究:完成了材性為Q345的H型受損鋼梁受彎試驗(yàn)和受損鋼柱偏心受壓試驗(yàn),利用Newmark法得到受損鋼梁和鋼柱的荷載-位移曲線,對(duì)比試驗(yàn)結(jié)果,驗(yàn)證M-Φ-P關(guān)系求解公式的正確性。利用Newmark法對(duì)受損懸臂鋼柱在壓彎荷載作用下的力學(xué)性能進(jìn)行參數(shù)分析,利用有限元分析軟件ABAQUS對(duì)鋼梁受彎性能進(jìn)行參數(shù)分析,研究了翼緣寬度、翼緣厚度、腹板高度、腹板厚度及損傷程度對(duì)受損鋼梁和鋼柱受力性能的影響。
[Abstract]:Steel structures are widely used in modern engineering. During the service of steel structures, steel members will inevitably be damaged in varying degrees due to various factors, so it is impossible to give up the use of some large structures immediately or push them down for reconstruction. In order to give consideration to the economic effect and safety performance, it is necessary to analyze the mechanical behavior of the partially damaged steel members and evaluate whether they meet the requirements of continuing use. In this paper, the mechanical properties of steel beams and columns after damage are studied. According to the method of evaluating the decrease of elastic modulus after material damage in classical damage mechanics, the materials of damaged steel beams and columns are studied by means of experiment, theory and finite element method. Section and member analysis of three levels. The main work of this paper is as follows: the mechanical properties of damaged steel are studied as follows: through destructive tensile test, the decreasing value of elastic modulus of Q345 steel under different damage conditions is obtained, and the decreasing trend and regularity of elastic modulus after material damage are analyzed. By piecewise linear fitting of the test results, a method for calculating the elastic modulus of damaged steel is put forward, which is used to modify the constitutive relation of damaged steel. 2. The mechanical properties of damaged section are studied. The damage characteristics of H-section in steel structure are analyzed. Based on the experimental results of wood properties, the damage degree is divided into three categories, and the formula for calculating the average loading elastic modulus of the section under different damage degree is obtained. The formula for solving M- 桅 -P relation of damaged H-section under compression and bending load is derived. The approximate expression of M- 桅 -P relation of H-shaped narrow flange, middle flange and wide flange section is obtained by solving formula, and the M- 桅 -P relation is analyzed by using approximate expression. The influence of section size change on M- 桅 -P relation is analyzed. 3. The mechanical properties of damaged members are studied. The bending test of H-type damaged steel beam with material property Q345 and the eccentric compression test of damaged steel column are completed. The load-displacement curves of damaged steel beams and columns are obtained by Newmark method. The correctness of the formula for solving M- 桅 -P relation is verified by comparing the experimental results. The mechanical properties of damaged cantilever steel columns under compression and bending loads are analyzed by Newmark method. The bending behavior of steel beams is analyzed by finite element analysis software ABAQUS. The flange width, flange thickness and web height are studied. Effects of web thickness and damage degree on the mechanical properties of damaged steel beams and columns.
【學(xué)位授予單位】：中南林業(yè)科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：TU391

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