冷彎薄壁C形鋼受彎構(gòu)件畸變屈曲和局部屈曲性能研究.pdf

1、對(duì)冷彎薄壁型鋼構(gòu)件來(lái)說(shuō),存在三種屈曲模式,分別是局部屈曲,畸變屈曲和整體屈曲。以往的研究多以局部屈曲和整體屈曲為主,而畸變屈曲由于認(rèn)識(shí)較晚以及自身的復(fù)雜性使得對(duì)其許多研究成果無(wú)法達(dá)成共識(shí),需要進(jìn)一步研究。對(duì)于冷彎薄壁型鋼構(gòu)件的設(shè)計(jì),各國(guó)規(guī)范中存在兩種方法:有效截面法和直接強(qiáng)度法。多數(shù)規(guī)范均采用有效截面法,然而該方法只是針對(duì)局部屈曲,對(duì)于發(fā)生畸變屈曲的構(gòu)件則無(wú)法采用有效截面法來(lái)設(shè)計(jì),且有效寬度及有效截面特性的計(jì)算是一個(gè)相當(dāng)復(fù)雜的過(guò)程。而直

2、接強(qiáng)度法通過(guò)折減構(gòu)件的強(qiáng)度來(lái)考慮屈曲的影響,計(jì)算簡(jiǎn)便。因此,直接強(qiáng)度法的應(yīng)用將逐步推廣,對(duì)直接強(qiáng)度法的進(jìn)一步研究勢(shì)在必行。目前,由于國(guó)內(nèi)對(duì)冷彎薄壁型鋼構(gòu)件的穩(wěn)定性能,特別是畸變屈曲的研究成果并不充足,因此我國(guó)規(guī)范仍沿用有效截面法進(jìn)行設(shè)計(jì)。
　　本文以冷彎薄壁型鋼受彎構(gòu)件為研究對(duì)象,對(duì)其局部屈曲和畸變屈曲性能以及極限承載力進(jìn)行了試驗(yàn)和理論分析研究,主要完成了以下工作：①分別對(duì)冷彎薄壁C形鋼受彎構(gòu)件局部屈曲和畸變屈曲性能進(jìn)行試驗(yàn)研究。

3、試驗(yàn)分為兩組共計(jì)12個(gè)構(gòu)件(24根試件),通過(guò)變化試件截面的幾何參數(shù)分別考察受彎構(gòu)件的局部屈曲和畸變屈曲性能,詳細(xì)測(cè)試了試件受力全過(guò)程的應(yīng)變和變形等數(shù)據(jù),為后續(xù)的有限元數(shù)值模擬分析提供了試驗(yàn)基礎(chǔ)和比較依據(jù)。試驗(yàn)中觀察到了局部屈曲和畸變屈曲現(xiàn)象,驗(yàn)證了通過(guò)在受彎構(gòu)件純彎段鋪設(shè)一定厚度的壓型鋼板來(lái)保證局部屈曲發(fā)生的有效性,表明了邊界約束對(duì)構(gòu)件屈曲模式的影響。②以試驗(yàn)結(jié)果為依據(jù),對(duì)冷彎薄壁C形鋼受彎構(gòu)件的有限元數(shù)值模擬分析模型的合理性和適用性

4、進(jìn)行了研究。模擬中采用有限條軟件CUFSM獲得初始缺陷形狀,然后用最大缺陷的累積分布函數(shù)來(lái)確定初始缺陷的大小,并且考慮了幾何非線性和材料非線性。分析結(jié)果表明,有限元分析模型模擬冷彎薄壁 C形鋼受彎構(gòu)件的局部和畸變屈曲是有效和合理的。③對(duì)冷彎薄壁C形鋼受彎構(gòu)件的局部屈曲和畸變屈曲性能以及極限承載力進(jìn)行了系列變參數(shù)的模擬分析?？疾炝瞬煌拱甯叨?、翼緣寬度、卷邊寬度和截面厚度等因素對(duì)冷彎薄壁 C形鋼受彎構(gòu)件的局部屈曲和畸變屈曲性能以及極限承載

5、力的影響規(guī)律。結(jié)果表明,影響因素之間存在著相關(guān)作用,各因素對(duì)構(gòu)件的屈曲模式和極限承載力均有重要影響。一定范圍內(nèi),截面的增大、增厚會(huì)提高構(gòu)件的極限承載力。而板件厚度、板件的翼緣寬度與卷邊的比值是影響構(gòu)件屈曲模式的重要因素。④利用本文試驗(yàn)和參數(shù)分析結(jié)果以及部分學(xué)者的試驗(yàn)數(shù)據(jù),以原有的直接強(qiáng)度法公式為基準(zhǔn),對(duì)受彎構(gòu)件直接強(qiáng)度法公式做了進(jìn)一步的修正并驗(yàn)證。驗(yàn)證結(jié)果表明,修正后的直接強(qiáng)度法公式計(jì)算結(jié)果與試驗(yàn)數(shù)據(jù)和有限元分析結(jié)果相差較小,計(jì)算結(jié)果偏