考慮初始缺陷影響的腹板開孔冷彎C形薄壁鋼構(gòu)件極限承載力的研究.pdf

1、隨著冷彎薄壁型鋼的優(yōu)點不斷被人們認可，冷彎薄壁腹板開孔構(gòu)件的應(yīng)用也日益廣泛?？椎拇嬖趯?dǎo)致薄膜應(yīng)力的重新分布，影響構(gòu)件的屈曲特性和承載能力，使得無孔構(gòu)件的分析與設(shè)計公式不再適用于開孔構(gòu)件，因此有必要研究冷彎薄壁腹板開孔構(gòu)件。研究冷彎薄壁腹板開孔構(gòu)件的穩(wěn)定極限承載力，必須計及其初始缺陷的影響。作為初始缺陷之一的殘余應(yīng)力，對構(gòu)件的整體穩(wěn)定性十分重要。對于腹板開孔構(gòu)件而言，殘余應(yīng)力的存在對其穩(wěn)定極限承載力的影響要比無孔構(gòu)件更為復(fù)雜。但由于傳統(tǒng)測

2、量殘余應(yīng)力的機械測量法存在諸多缺陷，人們很難得到其確切數(shù)值。因此，本文的重點之一就是從理論上探討冷彎殘余應(yīng)力的大小及其在腹板開孔冷彎薄壁型鋼有限元模型當(dāng)中的施加運用。 本文首先尋求理論上的突破，將冷彎加工過程分解成彎曲(加載)和回彈(卸載)兩個過程分別加以分析：利用塑性理論求得彎曲應(yīng)力場的理論解，運用有限元分析軟件ANSYS對回彈過程進行模擬計算，得出回彈應(yīng)力場；最后將兩個過程產(chǎn)生的應(yīng)力場相疊加，得到冷彎成型殘余應(yīng)力場。通過將理

3、論殘余應(yīng)力場與國內(nèi)外冷彎成型鋼殘余應(yīng)力的實測值進行分析比較，驗證了該方法的正確性。根據(jù)得到的冷彎殘余應(yīng)力分布規(guī)律，本文假定了腹板開孔構(gòu)件截面的殘余應(yīng)力分布模式，創(chuàng)建了能夠描述該冷彎殘余應(yīng)力的ANSYS初應(yīng)力文件，并在ANGYS屈曲分析中引入了該文件，得到了冷彎薄壁腹板開孔軸壓構(gòu)件在殘余應(yīng)力和初彎曲綜合影響下的穩(wěn)定極限荷載。研究表明，該方法適用于模擬各種殘余應(yīng)力分布情況。以三根腹板開孔冷彎C形薄壁鋼柱為研究對象，假定材料為理想彈塑性體，考