【摘要】：不銹鋼結(jié)構(gòu)具有防腐美觀、綠色環(huán)保、耐高溫、高韌性等優(yōu)點(diǎn),其應(yīng)用前景十分廣闊。薄壁不銹鋼構(gòu)件比強(qiáng)度高、冷作程度高,這與不銹鋼較高材料造價(jià)、應(yīng)力強(qiáng)化明顯的特點(diǎn)相適應(yīng),故其在不銹鋼構(gòu)件中的應(yīng)用較為廣泛。不銹鋼具有非線性應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系,而開口截面薄壁不銹鋼構(gòu)件易發(fā)展局部、畸變等截面失穩(wěn),因而該類構(gòu)件具有復(fù)雜的非線性失穩(wěn)行為。目前國(guó)內(nèi)外針對(duì)此類構(gòu)件的相關(guān)規(guī)范和研究尚未完善。本文即針對(duì)開口截面薄壁不銹鋼梁的畸變失穩(wěn)性能進(jìn)行研究,開展了C型薄壁不銹鋼梁的四點(diǎn)加載試驗(yàn),對(duì)C型和Z型截面試件進(jìn)行了數(shù)值建模和參數(shù)化分析。主要研究?jī)?nèi)容包括:(1)C型薄壁不銹鋼梁畸變失穩(wěn)試驗(yàn)研究使用CUFSM軟件進(jìn)行試件截面設(shè)計(jì),使試件截面彈性畸變失穩(wěn)臨界應(yīng)力低于局部失穩(wěn)。在四點(diǎn)加載試驗(yàn)中設(shè)置側(cè)向支撐以限制試件的整體失穩(wěn),試驗(yàn)中八個(gè)試件如設(shè)計(jì)預(yù)期發(fā)生了畸變失穩(wěn)破壞。進(jìn)行了304不銹鋼的材性試驗(yàn)。采用直線導(dǎo)軌、行走裝置、激光位移計(jì)架設(shè)了高精度的缺陷量測(cè)裝備,量測(cè)了各試件的初始缺陷。通過上述試驗(yàn)獲得了相應(yīng)的材性、缺陷及加載試驗(yàn)的力、位移和應(yīng)變數(shù)據(jù)。(2)薄壁不銹鋼梁數(shù)值模擬及參數(shù)化分析采用實(shí)測(cè)截面尺寸、實(shí)測(cè)材性(多段折線本構(gòu))、實(shí)測(cè)初始缺陷數(shù)據(jù),基于ABAQUS建立精細(xì)化數(shù)值模型。加載試驗(yàn)數(shù)據(jù)與數(shù)值模型計(jì)算結(jié)果比對(duì)較好,數(shù)值模擬方法合理可行。探討了以受壓翼緣與腹板交界處的應(yīng)變監(jiān)測(cè)判斷畸變失穩(wěn)點(diǎn)的方法。變化材料性質(zhì)、截面畸變失穩(wěn)正則化柔度、截面型式,進(jìn)行了參數(shù)化分析,共計(jì)72個(gè)試件算例,有效擴(kuò)充了試驗(yàn)數(shù)據(jù)。(3)薄壁不銹鋼梁畸變失穩(wěn)理論分析基于試驗(yàn)及模擬數(shù)據(jù),進(jìn)一步探討了以受壓翼緣與腹板交界處的應(yīng)變監(jiān)測(cè)判斷畸變失穩(wěn)點(diǎn)的方法�？疾觳男浴⒔孛嫘褪綄�(duì)試件畸變失穩(wěn)承載性能的影響。基于上述數(shù)據(jù)和相關(guān)文獻(xiàn)數(shù)據(jù),以直接強(qiáng)度法公式形式擬合得到了適用于C型和Z型截面薄壁不銹鋼梁畸變失穩(wěn)承載力設(shè)計(jì)公式。本文的研究彌補(bǔ)了該類構(gòu)件畸變失穩(wěn)行為的試驗(yàn)及理論研究的不足,為相關(guān)設(shè)計(jì)、研究提供理論基礎(chǔ),以期推動(dòng)不銹鋼結(jié)構(gòu)的發(fā)展和應(yīng)用。
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圖片說明： 近些年來(lái)一系列因素推動(dòng)著不銹鋼在結(jié)構(gòu)工程中的應(yīng)用[1-6]：冶金行業(yè)已制適于結(jié)構(gòu)應(yīng)用的低成本、高強(qiáng)度不銹鋼牌號(hào)，如雙相體不銹鋼 S32101。結(jié)材的種類增加及規(guī)模化生產(chǎn)也減少了材料使用成本。多個(gè)國(guó)家、地區(qū)頒布設(shè)計(jì)規(guī)范，，使高效、經(jīng)濟(jì)、安全的不銹鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)成為可能。相比于普通碳鋼，不銹鋼具有明顯的防腐、美觀等優(yōu)勢(shì)，對(duì)于那些耐腐蝕性要求高的結(jié)構(gòu)來(lái)說，綜合考慮其建設(shè)和后期維護(hù)的費(fèi)用，不銹鋼結(jié)構(gòu)的于傳統(tǒng)鋼結(jié)構(gòu)[2]；不銹鋼越來(lái)越多的優(yōu)良特性被發(fā)掘利用，所帶來(lái)的經(jīng)濟(jì)效夠抵消甚至超過高昂的材料初始造價(jià)，這類優(yōu)越性能包括耐高溫、良好的沖擊耗能能力、超高強(qiáng)度等；此外，不銹鋼的回收利用率極高（近 100%種符合可持續(xù)發(fā)展理念的建材[2][5]�；谏鲜霾讳P鋼的優(yōu)越性能和有利因素的影響推動(dòng)，不銹鋼在特定工程中（腐、耐高溫及維護(hù)便易性有較高需求的核設(shè)施、化工廠、游泳館、自來(lái)水廠處理廠、近海結(jié)構(gòu)及海上設(shè)施、科學(xué)試驗(yàn)設(shè)施等）成為極為理想的建造用材用工程領(lǐng)域，國(guó)內(nèi)外已有玻璃幕墻、人行橋、結(jié)構(gòu)挑棚、屋蓋等諸多成功圖 1-1a)為法國(guó)盧浮宮金字塔玻璃幕墻的不銹鋼支撐體系，圖 1-1 b)為某屋銹鋼支撐體系。
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圖片說明： 哈爾濱工業(yè)大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文度高（發(fā)生于折彎、輥軋等加工過程材料的耐腐蝕特性、強(qiáng)度得到可靠、件非線性失穩(wěn)行為復(fù)雜銹鋼具有非線性應(yīng)力應(yīng)變曲線及明應(yīng)力水平上，不銹鋼即開始發(fā)展塑性結(jié)構(gòu)行為上，臨界失穩(wěn)荷載會(huì)相應(yīng)化效應(yīng)可能在某些情況下對(duì)構(gòu)件極限
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：TU391

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2514262