Q235及Q345軸壓鋼構件可靠度分析
發(fā)布時間:2021-06-08 15:45
《鋼結構設計標準》GB50017-2017對鋼材設計值進行修訂,提高了Q235及Q345鋼材的抗力分項系數,《建筑結構可靠性設計統(tǒng)一標準》GB50068-2018對作用計算公式進行修訂取消了永久荷載起控制作用的情況并提高了荷載分項系數。以上規(guī)范的修訂會對鋼結構的可靠性水平產生影響,基于此本文對鋼結構可靠度進行分析。具體工作如下:(1)根據2012年中冶建筑研究院對鋼材屈服強度,鋼板幾何參數的統(tǒng)計參數,采用改進的一次二階矩法計算了6種不同荷載組合作用下的9種受力類型的鋼結構可靠度。對比規(guī)范修訂對鋼結構可靠度產生的影響。(2)將軸壓構件強度的可靠性水平與穩(wěn)定的可靠性水平分開考慮。為了獲得軸心受壓構件承載力的分布參數,本文采用隨機有限元方法,建立考慮材料屈服強度、彈性模量、初始幾何缺陷和幾何參數的變異性,及規(guī)范組建議的殘余應力模式和峰值的有限元分析模型。通過試驗數據驗證有限元模型的準確性?紤]2種鋼材牌號,2種截面類型(工字形、箱形)、2種失穩(wěn)模式(繞強軸失穩(wěn)、繞弱軸失穩(wěn))、10種不同的長細比(0.3,0.5……2.1)通過隨機抽樣和有限元分析計算,獲得了具有統(tǒng)計意義的軸心受壓構件承載力結果...
【文章來源】:哈爾濱工業(yè)大學黑龍江省 211工程院校 985工程院校
【文章頁數】:84 頁
【學位級別】:碩士
【部分圖文】:
可靠指標的幾何意義將極限狀態(tài)面z0轉換到標準正態(tài)Y空間中,可得式(2-17).
哈爾濱工業(yè)大學工學碩士學位論文-27-缺陷,選取不同的殘余應力模式,將殘余應力作為初始應力(INISTATE)輸入到單元積分點。最后,施加軸向荷載,打開大變形開關,采用弧長法,對構件進行非線性屈曲分析,即可得到構件的極限承載力。圖3-1有限元分析流程3.2.1模型建立3.2.1.1單元選擇單元的選取與構件的失穩(wěn)類型有關,SHELL181單元稱為4節(jié)點有限應變殼單元,可以模擬薄殼至中等厚度殼結構,非常適用于大轉動、大變形的非線性分析。該單元每個節(jié)點有6個自由度,即沿節(jié)點坐標系x,y,z的平動位移和繞各軸的轉動位移。SHELL181單元可以模擬構件的整體失穩(wěn)和局部屈曲破壞,并且支持輸入殘余應力作為構件的初始應力。對于整體彎曲屈曲破壞的構件,BEAM188三維線性有限梁單元也可以很好的模擬構件的屈曲破壞,但在試算中發(fā)現,BEAM188單元對構件截面尺寸的適用性沒有SHELL181單元普遍。因此本文采用SHELL181單
哈爾濱工業(yè)大學工學碩士學位論文-29-(a)工字鋼有限元模型(b)箱形截面有限元模型圖3-3軸心受壓構件有限元模型3.2.1.2材料屬性材料的本構關系采用有屈服平臺的多折線材料本構模型?估瓘姸炔捎貌牧蠘藴省兜秃辖鸶邚姸冉Y構》GB/T1591-2018及《碳素結構鋼》GB/T700-2006所規(guī)定的下限值。鋼材的屈服平臺末端應變st和極限應變u參考文獻[36],如表3-1所示。彈性模量根據材料標準選取,Q235及Q345鋼均為3220610N/mm。圖3-4材料本構模型表3-1材料本構模型參數強度等級yfufystuQ235235370fy/E2.5%20%Q345345470fy/E2.5%20%3.2.1.3約束與荷載由于SOILD185單元僅有平動自由度,因此耦合端板與試件重合節(jié)點的所有自由度時,端板不會約束軸心受壓構件端部板件的轉動,可以用以模擬構件與端板ustfyMPAfuy
【參考文獻】:
期刊論文
[1]不同規(guī)范中鋼材強度設計指標對比分析[J]. 施剛,朱希. 建筑結構. 2017(13)
[2]高強鋼壓彎和受彎構件計算模式不定性研究[J]. 施剛,朱希. 工業(yè)建筑. 2016(07)
[3]S280冷軋薄板冷彎型鋼構件設計可靠度分析[J]. 李元齊,向虎,沈祖炎. 同濟大學學報(自然科學版). 2012(08)
[4]鋼框架高等分析中初始幾何缺陷的考慮方法[J]. 金路,張耀春,趙金友,邵永松. 建筑鋼結構進展. 2010(03)
[5]非正態(tài)變量可靠性靈敏度分析方法[J]. 宋軍,呂震宙. 機械強度. 2008(01)
[6]柱頂受軸力的柱列支撐受力分析[J]. 趙金友,張文元,張耀春. 建筑結構學報. 2007(S1)
[7]屈服強度550MPa高強冷彎薄壁型鋼結構軸心受壓構件可靠度分析[J]. 沈祖炎,李元齊,王磊,王彥敏,徐宏偉. 建筑結構學報. 2006(03)
[8]工程結構可靠性基本理論的發(fā)展與應用(2)[J]. 貢金鑫,仲偉秋,趙國藩. 建筑結構學報. 2002(05)
[9]建筑鋼結構適用性分析[J]. 戴國欣,夏正中. 建筑結構學報. 2000(03)
[10]建筑結構鋼新材性參數的統(tǒng)計與分析[J]. 戴國欣,李龍春,夏正中,黃友明. 建筑結構. 2000(04)
博士論文
[1]高強度鋼材軸心受壓構件整體穩(wěn)定性能與設計方法研究[D]. 班慧勇.清華大學 2012
[2]結構可靠度計算方法及靈敏度分析研究[D]. 楊杰.大連理工大學 2012
碩士論文
[1]軸心受壓木構件穩(wěn)定問題及可靠度分析[D]. 張磊.哈爾濱工業(yè)大學 2016
[2]高強度結構鋼材材料設計指標研究[D]. 朱希.清華大學 2015
[3]Q345GJ鋼焊接H形截面受彎構件整體穩(wěn)定性能及可靠度研究[D]. 曹文龍.重慶大學 2014
[4]Q345GJ鋼軸壓構件設計參數分析[D]. 李芳靜.重慶大學 2012
[5]Q345GJ鋼軸心受壓構件整體穩(wěn)定性能及抗力不定性分析[D]. 陳宏寬.重慶大學 2012
[6]基于隨機有限元的框架結構可靠性分析[D]. 戚毅婷.昆明理工大學 2012
[7]Q345GJ結構鋼材性試驗與參數估計[D]. 褚燕風.重慶大學 2008
[8]改進的一致缺陷模態(tài)法在單層網殼穩(wěn)定分析中的應用研究[D]. 羅昱.天津大學 2007
[9]殘余應力對H型鋼梁柱構件極限承載力影響研究[D]. 湯夕春.武漢理工大學 2006
[10]鋼結構設計規(guī)范(GB50017-2003)總體安全度分析[D]. 熊剛.重慶大學 2003
本文編號:3218773
【文章來源】:哈爾濱工業(yè)大學黑龍江省 211工程院校 985工程院校
【文章頁數】:84 頁
【學位級別】:碩士
【部分圖文】:
可靠指標的幾何意義將極限狀態(tài)面z0轉換到標準正態(tài)Y空間中,可得式(2-17).
哈爾濱工業(yè)大學工學碩士學位論文-27-缺陷,選取不同的殘余應力模式,將殘余應力作為初始應力(INISTATE)輸入到單元積分點。最后,施加軸向荷載,打開大變形開關,采用弧長法,對構件進行非線性屈曲分析,即可得到構件的極限承載力。圖3-1有限元分析流程3.2.1模型建立3.2.1.1單元選擇單元的選取與構件的失穩(wěn)類型有關,SHELL181單元稱為4節(jié)點有限應變殼單元,可以模擬薄殼至中等厚度殼結構,非常適用于大轉動、大變形的非線性分析。該單元每個節(jié)點有6個自由度,即沿節(jié)點坐標系x,y,z的平動位移和繞各軸的轉動位移。SHELL181單元可以模擬構件的整體失穩(wěn)和局部屈曲破壞,并且支持輸入殘余應力作為構件的初始應力。對于整體彎曲屈曲破壞的構件,BEAM188三維線性有限梁單元也可以很好的模擬構件的屈曲破壞,但在試算中發(fā)現,BEAM188單元對構件截面尺寸的適用性沒有SHELL181單元普遍。因此本文采用SHELL181單
哈爾濱工業(yè)大學工學碩士學位論文-29-(a)工字鋼有限元模型(b)箱形截面有限元模型圖3-3軸心受壓構件有限元模型3.2.1.2材料屬性材料的本構關系采用有屈服平臺的多折線材料本構模型?估瓘姸炔捎貌牧蠘藴省兜秃辖鸶邚姸冉Y構》GB/T1591-2018及《碳素結構鋼》GB/T700-2006所規(guī)定的下限值。鋼材的屈服平臺末端應變st和極限應變u參考文獻[36],如表3-1所示。彈性模量根據材料標準選取,Q235及Q345鋼均為3220610N/mm。圖3-4材料本構模型表3-1材料本構模型參數強度等級yfufystuQ235235370fy/E2.5%20%Q345345470fy/E2.5%20%3.2.1.3約束與荷載由于SOILD185單元僅有平動自由度,因此耦合端板與試件重合節(jié)點的所有自由度時,端板不會約束軸心受壓構件端部板件的轉動,可以用以模擬構件與端板ustfyMPAfuy
【參考文獻】:
期刊論文
[1]不同規(guī)范中鋼材強度設計指標對比分析[J]. 施剛,朱希. 建筑結構. 2017(13)
[2]高強鋼壓彎和受彎構件計算模式不定性研究[J]. 施剛,朱希. 工業(yè)建筑. 2016(07)
[3]S280冷軋薄板冷彎型鋼構件設計可靠度分析[J]. 李元齊,向虎,沈祖炎. 同濟大學學報(自然科學版). 2012(08)
[4]鋼框架高等分析中初始幾何缺陷的考慮方法[J]. 金路,張耀春,趙金友,邵永松. 建筑鋼結構進展. 2010(03)
[5]非正態(tài)變量可靠性靈敏度分析方法[J]. 宋軍,呂震宙. 機械強度. 2008(01)
[6]柱頂受軸力的柱列支撐受力分析[J]. 趙金友,張文元,張耀春. 建筑結構學報. 2007(S1)
[7]屈服強度550MPa高強冷彎薄壁型鋼結構軸心受壓構件可靠度分析[J]. 沈祖炎,李元齊,王磊,王彥敏,徐宏偉. 建筑結構學報. 2006(03)
[8]工程結構可靠性基本理論的發(fā)展與應用(2)[J]. 貢金鑫,仲偉秋,趙國藩. 建筑結構學報. 2002(05)
[9]建筑鋼結構適用性分析[J]. 戴國欣,夏正中. 建筑結構學報. 2000(03)
[10]建筑結構鋼新材性參數的統(tǒng)計與分析[J]. 戴國欣,李龍春,夏正中,黃友明. 建筑結構. 2000(04)
博士論文
[1]高強度鋼材軸心受壓構件整體穩(wěn)定性能與設計方法研究[D]. 班慧勇.清華大學 2012
[2]結構可靠度計算方法及靈敏度分析研究[D]. 楊杰.大連理工大學 2012
碩士論文
[1]軸心受壓木構件穩(wěn)定問題及可靠度分析[D]. 張磊.哈爾濱工業(yè)大學 2016
[2]高強度結構鋼材材料設計指標研究[D]. 朱希.清華大學 2015
[3]Q345GJ鋼焊接H形截面受彎構件整體穩(wěn)定性能及可靠度研究[D]. 曹文龍.重慶大學 2014
[4]Q345GJ鋼軸壓構件設計參數分析[D]. 李芳靜.重慶大學 2012
[5]Q345GJ鋼軸心受壓構件整體穩(wěn)定性能及抗力不定性分析[D]. 陳宏寬.重慶大學 2012
[6]基于隨機有限元的框架結構可靠性分析[D]. 戚毅婷.昆明理工大學 2012
[7]Q345GJ結構鋼材性試驗與參數估計[D]. 褚燕風.重慶大學 2008
[8]改進的一致缺陷模態(tài)法在單層網殼穩(wěn)定分析中的應用研究[D]. 羅昱.天津大學 2007
[9]殘余應力對H型鋼梁柱構件極限承載力影響研究[D]. 湯夕春.武漢理工大學 2006
[10]鋼結構設計規(guī)范(GB50017-2003)總體安全度分析[D]. 熊剛.重慶大學 2003
本文編號:3218773
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