【摘要】：6082-T6鋁合金與國內(nèi)常用的6061-T6鋁合金相比,其強度、耐腐蝕性能和焊接性能更為優(yōu)良,在土木工程中有較好的發(fā)展前景。本文針對6082-T6鋁合金箱型和H型截面受彎構(gòu)件進(jìn)行了系統(tǒng)的試驗研究和有限元數(shù)值模擬分析。對于鋁合金箱型截面受彎構(gòu)件,提出了考慮鋁合金材料非線性特征、構(gòu)件初始缺陷和截面塑性發(fā)展能力的改進(jìn)型直接強度法計算公式;對于H型截面構(gòu)件,根據(jù)Perry-Roberson型公式和直接強度法分別擬合出了發(fā)生整體彎扭、局部和整體相關(guān)失穩(wěn)構(gòu)件的穩(wěn)定承載力計算公式。本文具體研究工作如下:(1)進(jìn)行了32個6082-T6鋁合金試樣的材性拉伸試驗,并統(tǒng)計了本課題組另外143條本構(gòu)曲線,獲得了材料的各項力學(xué)性能參數(shù)平均值,包括彈性模量E0、屈服強度f0.2、極限抗拉強度fu、斷裂伸長率At和泊松比v。將6082-T6鋁合金實測應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系曲線和Ramberg-Osgood鋁合金本構(gòu)模型進(jìn)行對比,發(fā)現(xiàn)Ramberg-Osgood本構(gòu)模型可以很好的預(yù)測6082-T6鋁合金的應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系,其中描述材料應(yīng)變硬化的參數(shù)n可采用斯坦哈特(Steinhardt)建議公式。(2)進(jìn)行了25根6082-T6鋁合金受彎構(gòu)件的三點彎曲試驗,包括19根箱型和6根H型截面試件。對于SHS型截面試件,當(dāng)λy≤60時,發(fā)生局部屈曲和整體彎曲的耦合破壞,當(dāng)λy60時,只發(fā)生整體彎曲破壞;RHS型截面試件則以λy=80為分界線。H型截面試件均發(fā)生整體彎扭失穩(wěn)破壞。(3)采用有限元軟件ABAQUS對本文所有鋁合金三點彎曲試件建立了精細(xì)化的有限元分析模型,并將模擬結(jié)果與本文試驗數(shù)據(jù)對比,結(jié)果表明:有限元模型可以很好的預(yù)測三點彎曲構(gòu)件的加載與破壞過程、變形和承載能力。對936個受彎模型構(gòu)件進(jìn)行了承載力有限元數(shù)值計算,數(shù)值模型考慮了影響承載力的各項因素,包括網(wǎng)格尺寸、初始彎曲、截面類型與尺寸、繞弱軸長細(xì)比等。(4)對于箱型截面構(gòu)件,基于直接強度法,提出了適用于6082-T6鋁合金三點彎曲構(gòu)件的抗彎承載力計算方法。通過與試驗數(shù)據(jù)、有限元結(jié)果及各國規(guī)范設(shè)計方法對比,結(jié)果表明:本文提出的受彎構(gòu)件抗彎承載力計算方法精度較高且計算方便,適于實際工程設(shè)計應(yīng)用。(5)對于H型截面構(gòu)件,參考?xì)W洲和中國規(guī)范,分別基于Perry-Roberson型公式和直接強度法提出了P-R-fit和P-D-pro兩種預(yù)測精度較高的耦合穩(wěn)定承載力計算方法。
【圖文】：

材（如幕墻、門窗、護(hù)欄等）的主要材料。隨著冶金和制造產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，鋁合金也逐漸應(yīng)用于建筑領(lǐng)域的基礎(chǔ)設(shè)施建造之中。鋁合金材料的顯著優(yōu)點是重量輕、比強度（強度與密度的比值）高。鋁合金的密度大約是鋼材的 1/3，極限強度范圍從純鋁的 10MPa 到 7000 系列鋁合金的500MPa，包含了常用低碳鋼的強度范圍。利用鋁合金材料替代傳統(tǒng)的混凝土或鋼材，不僅可以大幅度降低結(jié)構(gòu)的自重，減少下部承重結(jié)構(gòu)的造價，還能減小地震中橋梁和高層建筑結(jié)構(gòu)的慣性力。與鋼材相比，鋁合金材料還具備可塑性好、殘余應(yīng)力小、美觀、無磁、耐腐蝕、方遍施工、易于維護(hù)和回收等其他優(yōu)點。鋁合金材料的彈性模量大致是鋼材的三分之一，變形和失穩(wěn)是鋁合金結(jié)構(gòu)的常見問題。鋁合金材料雖然不易發(fā)生脆性斷裂，但其極限伸長率較鋼材低，針對延性要求較高的結(jié)構(gòu)，設(shè)計時應(yīng)特別注意。在航空工業(yè)中鋁合金材料得到了較為廣泛的應(yīng)用，，在土木工程中的應(yīng)用主要集中在橋梁結(jié)構(gòu)、屋蓋結(jié)構(gòu)、腐蝕環(huán)境中的結(jié)構(gòu)、塔架結(jié)構(gòu)以及一些可拆裝移動的結(jié)構(gòu)[1]。國外建成的鋁合金結(jié)構(gòu)已有萬余座，我國目前也已建成了 20 余座大型的鋁合金空間結(jié)構(gòu)，圖 1-1 到圖 1-4 展示了其中的部分鋁合金結(jié)構(gòu)。

鋁合金空間網(wǎng)格結(jié)構(gòu)
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TG146.21;TG115.5

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 姜陸彬;;鋁合金圓管受彎構(gòu)件數(shù)值分析[J];安徽建筑;2016年03期

2 王元清;王中興;殷福新;楊璐;石永久;尹建;;鋁合金受彎構(gòu)件局部穩(wěn)定性能試驗研究[J];建筑結(jié)構(gòu)學(xué)報;2015年08期

3 楊聯(lián)萍;韋申;張其林;;鋁合金空間網(wǎng)格結(jié)構(gòu)研究現(xiàn)狀及關(guān)鍵問題[J];建筑結(jié)構(gòu)學(xué)報;2013年02期

4 張其林;季俊;楊聯(lián)萍;吳明兒;;《鋁合金結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》的若干重要概念和研究依據(jù)[J];建筑結(jié)構(gòu)學(xué)報;2009年05期

5 石永久;王元清;程明;袁煥鑫;;鋁合金梁中腹板受彎屈曲的設(shè)計方法[J];土木建筑與環(huán)境工程;2009年04期

6 郭小農(nóng);沈祖炎;李元齊;蘇慈;邱枕戈;姚念亮;;國產(chǎn)結(jié)構(gòu)用鋁合金材料本構(gòu)關(guān)系及物理力學(xué)性能研究[J];建筑結(jié)構(gòu)學(xué)報;2007年06期

7 郭小農(nóng);沈祖炎;李元齊;蘇慈;姚念亮;;鋁合金受彎構(gòu)件理論和試驗研究[J];建筑結(jié)構(gòu)學(xué)報;2007年06期

8 沈祖炎;郭小農(nóng);李元齊;;鋁合金結(jié)構(gòu)研究現(xiàn)狀簡述[J];建筑結(jié)構(gòu)學(xué)報;2007年06期

9 沈祖炎;郭小農(nóng);;鋁合金結(jié)構(gòu)構(gòu)件的設(shè)計公式及其可靠度研究[J];建筑鋼結(jié)構(gòu)進(jìn)展;2007年06期

10 石永久;程明;王元清;;鋁合金受彎構(gòu)件整體穩(wěn)定性的試驗研究[J];土木工程學(xué)報;2007年07期

相關(guān)博士學(xué)位論文 前2條

1 王譽瑾;6082-T6鋁合金軸心受壓構(gòu)件穩(wěn)定性能研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2015年

2 郭小農(nóng);鋁合金結(jié)構(gòu)構(gòu)件理論和試驗研究[D];同濟(jì)大學(xué);2006年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前3條

1 孫麗娟;6082-T6鋁合金箱形及L形截面壓彎構(gòu)件穩(wěn)定承載力研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2014年

2 楊旭;H型高強鋁合金壓彎構(gòu)件穩(wěn)定承載力試驗研究與數(shù)值分析[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2013年

3 吳海;高強鋁合金整體與局部耦合穩(wěn)定性能研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2011年

本文編號：2550188