【摘要】：冷彎薄壁型鋼構(gòu)件因其自身優(yōu)越的力學(xué)性能,不斷成為倉(cāng)儲(chǔ)貨架、低層住宅和輕鋼廠房等建筑鋼結(jié)構(gòu)的重要組成部分,其失效模式和每種模式對(duì)應(yīng)的極限荷載計(jì)算,一直是結(jié)構(gòu)工程領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。冷彎薄壁型鋼柱構(gòu)件受初始缺陷、截面形式和壁薄等因素的影響,受壓會(huì)發(fā)生局部屈曲、畸變屈曲、整體屈曲以及它們之間的相關(guān)屈曲。長(zhǎng)期以來(lái),國(guó)內(nèi)外學(xué)者就冷彎薄壁型鋼柱構(gòu)件局部屈曲、畸變屈曲、整體屈曲這三種基本屈曲失效模式對(duì)承載力的影響進(jìn)行了廣泛而深入的研究,已形成了有效寬度法和直接強(qiáng)度法設(shè)計(jì)理論。關(guān)于冷彎薄壁型鋼的相關(guān)屈曲研究相對(duì)較少,直接強(qiáng)度法中只考慮了局部與整體屈曲的相關(guān)作用�，F(xiàn)有的試驗(yàn)結(jié)果表明,冷彎薄壁型鋼構(gòu)件在壓力作用下會(huì)發(fā)生局部-畸變相關(guān)屈曲、畸變-整體相關(guān)屈曲、局部-畸變-整體的相關(guān)屈曲,且相關(guān)屈曲對(duì)承載力的影響較明顯,在設(shè)計(jì)時(shí)需要重點(diǎn)考慮。鋼結(jié)構(gòu)房屋建筑中,為方便電線、水管等生活輔助設(shè)施穿過(guò),常在墻立柱腹板上開(kāi)設(shè)孔洞�？锥吹某霈F(xiàn)會(huì)對(duì)構(gòu)件的力學(xué)性能產(chǎn)生影響,開(kāi)孔柱的彈性屈曲應(yīng)力、屈曲半波長(zhǎng)度、屈曲模式以及極限承載力等與未開(kāi)孔構(gòu)件有諸多不同。針對(duì)上述問(wèn)題,本文介紹了一種分析冷彎薄壁型鋼柱構(gòu)件相關(guān)屈曲的理論—臨界分叉荷載侵蝕理論(ECBL理論),該理論考慮了試件在截面屈曲(局部屈曲或畸變屈曲)和整體屈曲(彎曲屈曲,扭轉(zhuǎn)屈曲或彎扭屈曲)失效模式相互作用下的極限承載力,通過(guò)評(píng)估、量化構(gòu)件的侵蝕因子(ψ)和缺陷因子(α)使Ayrton-Perry方程表示的屈曲曲線適用于冷彎薄壁型鋼構(gòu)件。并在現(xiàn)有理論和試驗(yàn)數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上,運(yùn)用有限元軟件ANSYS對(duì)開(kāi)孔和未開(kāi)孔冷彎薄壁卷邊槽鋼柱構(gòu)件的屈曲失效模式和極限荷載的部分影響因素進(jìn)行了模擬分析。本文的主要內(nèi)容包括:(1)總結(jié)了冷彎薄壁型鋼構(gòu)件的應(yīng)用情況和基本特點(diǎn),介紹了冷彎薄壁型鋼柱構(gòu)件各種屈曲失效模式及每種失效模式對(duì)應(yīng)的極限荷載的計(jì)算方法的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀�；谝延性囼�(yàn)結(jié)果,驗(yàn)證了本文所建有限元模型的有效性。(2)運(yùn)用有限元軟件ANSYS模擬分析了初始缺陷、開(kāi)孔率、腹板與翼緣寬度的比值和長(zhǎng)度等因素對(duì)冷彎薄壁卷邊槽鋼柱構(gòu)件的力學(xué)性能的影響,并得出部分結(jié)論。(3)基于ECBL理論,運(yùn)用數(shù)值模擬和試驗(yàn)的分析方法驗(yàn)證了該理論對(duì)固支軸壓鋼構(gòu)件的適用性,提出了各截面構(gòu)件發(fā)生最大侵蝕的相關(guān)屈曲耦合范圍以及更加貼合實(shí)際的畸變-整體相關(guān)屈曲曲線和局部-畸變-整體相關(guān)屈曲曲線。
【學(xué)位授予單位】：安徽理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TU392.1
【圖文】：

1.1 冷彎薄壁型鋼結(jié)構(gòu)的應(yīng)用及特點(diǎn)1.1.1 冷彎薄壁型鋼結(jié)構(gòu)的應(yīng)用自 2003 年起，我國(guó)鋼產(chǎn)量連續(xù)多年蟬聯(lián)世界第一，一度打破了曾因鋼產(chǎn)量低而限制建筑結(jié)構(gòu)用鋼的局面，為鋼結(jié)構(gòu)在各領(lǐng)域的應(yīng)用提供了前提條件。政府部門(mén)不斷推出積極的用鋼政策，吸引了眾多著名的國(guó)際鋼結(jié)構(gòu)公司相繼進(jìn)駐中國(guó)建筑市場(chǎng)，它們?cè)谕瓿纱罅抗こ痰耐瑫r(shí)，也帶動(dòng)了國(guó)內(nèi)本土的鋼結(jié)構(gòu)公司迅速崛起。這使得作為建筑結(jié)構(gòu)重要類型之一的鋼結(jié)構(gòu)在各領(lǐng)域的應(yīng)用愈加廣泛，例如大型的工業(yè)廠房、橋梁、住宅、機(jī)械和公共基礎(chǔ)設(shè)施等。伴隨著我國(guó)生產(chǎn)工藝和加工工藝水平的提高以及輕質(zhì)、高強(qiáng)鋼材的發(fā)展趨勢(shì)，在國(guó)內(nèi)外的發(fā)展中輕型鋼結(jié)構(gòu)脫穎而出，成為越來(lái)越多人關(guān)注的焦點(diǎn)。國(guó)內(nèi)外的各類大型建筑結(jié)構(gòu)越來(lái)越多的應(yīng)用輕鋼結(jié)構(gòu)，其中冷彎薄壁型鋼因其自身諸多突出特點(diǎn)而被廣大研究學(xué)者所提倡，并廣泛應(yīng)用于各類鋼結(jié)構(gòu)。圖 1 所示為冷彎薄壁型鋼在國(guó)內(nèi)外住宅建筑中的應(yīng)用。

圖 3 建筑結(jié)構(gòu)中的開(kāi)孔構(gòu)件Fig.3 The members with holes used in building structure冷彎薄壁型鋼柱構(gòu)件基于上述特點(diǎn)，受壓會(huì)發(fā)生如下失穩(wěn)模式：局部屈曲、畸變屈曲、整體屈曲這三種常見(jiàn)的單一破壞模式；局部-整體相關(guān)屈曲、局部-畸變相關(guān)屈曲、畸變-整體相關(guān)屈曲等兩種模式相互作用的屈曲模式；局部-畸變-整體相關(guān)的更為復(fù)雜的屈曲模式。1.2.1 整體屈曲的研究冷彎薄壁型鋼構(gòu)件發(fā)生整體屈曲時(shí)的特點(diǎn)是：任意截面均不發(fā)生變形，仍保持平面內(nèi)剛性，僅橫截面產(chǎn)生整體的剛性位移，因此又被稱為剛性屈曲。構(gòu)件的整體屈曲包括彎曲屈曲、彎扭屈曲以及扭轉(zhuǎn)屈曲[6]。早在 18 世紀(jì) 40 年代，學(xué)者Euler 就對(duì)壓桿彎曲屈曲的彈性問(wèn)題有所研究，并指出長(zhǎng)細(xì)比較大的簡(jiǎn)支雙軸對(duì)稱截面柱，軸心受壓時(shí)會(huì)在達(dá)到全截面屈服前因發(fā)生彎曲屈曲而破壞。由此可知，整體屈曲問(wèn)題是設(shè)計(jì)冷彎薄壁型鋼長(zhǎng)柱構(gòu)件的控制環(huán)節(jié)。受當(dāng)時(shí)建筑材料強(qiáng)度低、

OST1 和/POST26 查看。在對(duì)冷彎薄壁型鋼構(gòu)件進(jìn)行有限元數(shù)值模擬時(shí)，最常用的分析方法是：曲分析和考慮構(gòu)件初始缺陷的幾何和材料特性的雙重非線性分析。特征析主要對(duì)結(jié)構(gòu)在不同長(zhǎng)度情況下的屈曲模態(tài)和屈曲荷載做基本了解。非分析一般包括兩部分：第一部分是對(duì)構(gòu)件進(jìn)行特征值屈曲分析，以獲得件下構(gòu)件屈曲模態(tài)的變形形式，并乘以相應(yīng)的系數(shù)為第二部分提供初始缺部分是計(jì)及初始缺陷的幾何和材料雙重非線性分析，以獲得構(gòu)件的極限應(yīng)的破壞形式。 有限元模擬和試驗(yàn)的比較本文依據(jù)文獻(xiàn)[118]中試驗(yàn)的各尺寸截面構(gòu)件建立有限元模型，并將有限果與試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行比較以驗(yàn)證所建模型的有效性。建立有限元模型的具下：（1）單元類型的選取

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 周緒紅;何子奇;;冷成型鋼軸壓構(gòu)件畸變屈曲承載力計(jì)算公式研究[J];土木工程學(xué)報(bào);2015年02期

2 姚行友;李元齊;;冷彎薄壁型鋼卷邊槽形截面構(gòu)件畸變屈曲控制研究[J];建筑結(jié)構(gòu)學(xué)報(bào);2014年06期

3 周緒紅;苑小麗;徐磊;劉永健;劉z鯇

本文編號(hào)：2760321