【摘要】：鋁合金材料具有輕質(zhì)高強(qiáng)、耐腐蝕和易加工等優(yōu)勢(shì),目前在國(guó)內(nèi)外的土木工程領(lǐng)域有較為廣泛的應(yīng)用。鋁合金構(gòu)件可以采用擠壓成型的方式進(jìn)行加工,獲得得到任意截面形狀的型材。鋁合金擠壓型材截面形狀靈活,加工方便,初始缺陷較小,不僅能夠達(dá)到各類建筑結(jié)構(gòu)的受力性能要求,也能滿足不同建筑的使用要求,廣泛應(yīng)用于橋梁結(jié)構(gòu)和空間結(jié)構(gòu)中。本文針對(duì)一種用于陽(yáng)光房的薄壁異形截面鋁合金軸壓構(gòu)件進(jìn)行研究,該類構(gòu)件具有較為復(fù)雜的截面形狀,且板件壁厚較薄,可能發(fā)生多種屈曲模態(tài),采用試驗(yàn)和有限元分析的方法對(duì)該類構(gòu)件的破壞機(jī)理和設(shè)計(jì)方法進(jìn)行了探究。鋁合金擠壓型材的幾何初始缺陷和材料特性對(duì)構(gòu)件的力學(xué)特性有較大影響。通過試驗(yàn)的方式,對(duì)6根薄壁異形截面鋁合金擠壓型材的幾何初始缺陷進(jìn)行了測(cè)量,進(jìn)行4個(gè)試件的拉伸試驗(yàn),從而測(cè)得了 6063-T5鋁合金的本構(gòu)關(guān)系。進(jìn)行了6組薄壁異形截面鋁合金軸壓試驗(yàn),對(duì)構(gòu)件的極限承載力、破壞模態(tài)、板件平面外位移和應(yīng)變發(fā)展等進(jìn)行了研究,獲得了該類構(gòu)件的畸變屈曲承載力,研究了其畸變屈曲特性。建立鋁合金軸壓構(gòu)件的有限元模型,利用36個(gè)鋁合金軸壓試驗(yàn)結(jié)果對(duì)該模型進(jìn)行驗(yàn)證。采用驗(yàn)證過的有限元模型,研究了板件厚度對(duì)本文所研究構(gòu)件的畸變屈曲特性和極限承載力的影響。在現(xiàn)有針對(duì)槽鋼構(gòu)件畸變屈曲應(yīng)力計(jì)算理論的基礎(chǔ)上,依據(jù)數(shù)值模擬的結(jié)果,提出適用于本文所研究的鋁合金構(gòu)件的彈性畸變屈曲應(yīng)力的修正計(jì)算公式,并采用數(shù)值模擬的方式對(duì)修正公式進(jìn)行驗(yàn)證。該類復(fù)雜異形截面鋁合金軸壓構(gòu)件可能發(fā)生局部屈曲、畸變屈曲、整體屈曲以及多種屈曲模態(tài)的耦合破壞,破壞模態(tài)多樣化,破壞機(jī)理較為復(fù)雜。本文采用有限元模擬的方法,對(duì)該類構(gòu)件的6種屈曲耦合破壞模態(tài)進(jìn)行研究,分析了影響構(gòu)件破壞模態(tài)的因素,探究了各類屈曲耦合破壞模態(tài)對(duì)構(gòu)件極限承載力、應(yīng)力發(fā)展和板件平面外變形等的影響。薄壁鋁合金構(gòu)件對(duì)于初始缺陷較為敏感,而實(shí)際構(gòu)件的幾何初始缺陷具有一定隨機(jī)性,因此本文采用有限元分析的方法,研究不同類型的幾何初始缺陷對(duì)薄壁異形截面鋁合金軸壓構(gòu)件破壞模態(tài)和承載力的影響。各國(guó)現(xiàn)行鋁合金結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范大多采用有效截面法來考慮局部屈曲對(duì)構(gòu)件的不利影響,但規(guī)范沒有考慮畸變屈曲對(duì)構(gòu)件的影響,也沒有考慮多種屈曲模態(tài)之間的耦合。各國(guó)現(xiàn)行規(guī)范已廣泛用于設(shè)計(jì)規(guī)則截面鋁合金構(gòu)件,例如H型截面和方管截面,對(duì)復(fù)雜截面鋁合金構(gòu)件的適用性有待研究。本文利用有限元方法對(duì)一系列構(gòu)件的極限承載力進(jìn)行計(jì)算,并將有限元分析結(jié)果與依據(jù)各國(guó)鋁合金結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范得到的計(jì)算結(jié)果進(jìn)行對(duì)比,探究了各國(guó)現(xiàn)行設(shè)計(jì)規(guī)范對(duì)本文所研究的異形截面鋁合金軸壓構(gòu)件的適用性。
[Abstract]:閾濆悎閲，

本文編號(hào)：2455741