卷邊槽形冷彎薄壁型鋼軸壓柱崎變屈曲的試驗(yàn)和理論研究.pdf

1、隨著冷彎薄壁型鋼構(gòu)件朝著高強(qiáng)、超薄和復(fù)雜截面形式的趨勢(shì)發(fā)展，畸變屈曲近年來(lái)成了國(guó)內(nèi)外冷彎型鋼結(jié)構(gòu)研究領(lǐng)域中的重要課題。但直至目前，有關(guān)畸變屈曲發(fā)生條件、畸變屈曲臨界應(yīng)力fod計(jì)算方法以及畸變屈曲與局部屈曲和整體屈曲問(wèn)相關(guān)作用等問(wèn)題，其研究還很不成熟和全面。
　　 在我國(guó)，有關(guān)冷彎薄壁型鋼軸壓柱畸變屈曲性能的研究，無(wú)論是針對(duì)性試驗(yàn)還是理論分析均很少開(kāi)展，可供參考的資料不多。因此，現(xiàn)行設(shè)計(jì)規(guī)范GB50018-2002還沒(méi)有相應(yīng)于畸變

2、屈曲的設(shè)計(jì)規(guī)定。
　　 伴隨畸變屈曲的出現(xiàn)，一種新的冷彎型鋼構(gòu)件承載力計(jì)算方法——直接強(qiáng)度法(Direct Strength Method)近年來(lái)在國(guó)外得到了大量研究，但國(guó)內(nèi)有關(guān)直接強(qiáng)度法的研究尚屬起步階段。對(duì)直接強(qiáng)度法與有效寬度法的區(qū)別以及是否可利用該法來(lái)分析研究壓桿畸變屈曲發(fā)生條件等問(wèn)題，目前還很少有人研究。
　　 針對(duì)上述研究現(xiàn)狀，本文采取試驗(yàn)、理論和有限元分析相結(jié)合的方法，對(duì)壓桿畸變屈曲性能、承載力計(jì)算、發(fā)生條件

3、、臨界應(yīng)力簡(jiǎn)化計(jì)算等一系列問(wèn)題進(jìn)行了如下內(nèi)容的分析研究。
　　 對(duì)畸變屈曲及畸變.局部、畸變一整體相關(guān)屈曲進(jìn)行了16根名義屈服強(qiáng)度高達(dá).550MPa的高強(qiáng)冷彎薄壁型鋼軸心受壓固支柱承載力試驗(yàn)。通過(guò)試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)壓桿畸變屈曲時(shí)存在三種不同翼緣畸變模式且不同翼緣畸變模式對(duì)壓桿承載力的影響不同。這些試驗(yàn)現(xiàn)象和試驗(yàn)結(jié)果為ANSYS有限元分析以及壓桿畸變屈曲承載力計(jì)算提供了線索和驗(yàn)旺。
　　 對(duì)壓桿試件進(jìn)行了深入的有限元模擬和分析。首

4、先，通過(guò)對(duì)高強(qiáng)冷彎型鋼壓桿畸變屈曲有限元模擬所應(yīng)采取的材料本構(gòu)關(guān)系、輸入幾何缺陷大小等進(jìn)行研究，建立了ANSYS有限元模型。然后，利用試驗(yàn)現(xiàn)象和試驗(yàn)結(jié)果對(duì)該有限元模型進(jìn)行了驗(yàn)證。最后，通過(guò)已被試驗(yàn)結(jié)果證實(shí)為正確的有限元模型對(duì)壓桿畸變屈曲承載力的影響因素包括三種翼緣畸變模式、初始幾何缺陷大小、初始幾何缺陷形狀、構(gòu)件長(zhǎng)度等進(jìn)行了大量參數(shù)分析。
　　 通過(guò)直接強(qiáng)度法計(jì)算結(jié)果與試驗(yàn)和有限元分析結(jié)果的比較分析.發(fā)現(xiàn)壓桿畸變屈曲與整體屈曲、

5、局部屈曲間存在相關(guān)作用，這砦相關(guān)作用將降低壓桿的畸變屈曲承載力。對(duì)于壓桿畸變屈曲與整體屈曲間的相關(guān)作用，直接強(qiáng)度法D+E公式可以較好地考慮其影響，但對(duì)于畸變屆曲與局部屈曲間的相關(guān)作用，D+E公式存在不安全性.因而本文提出了建議修正公式，并由試驗(yàn)和有限元結(jié)果進(jìn)行了驗(yàn)證。
　　 借助直接強(qiáng)度法和有限條程序CLYFSM對(duì)壓豐下畸變屈曲發(fā)生條件進(jìn)行了深入的分析研究。提出通過(guò)新概念“畸變區(qū)間”[λmac λmax]和“畸變度”Aλ=λma

6、x-λmik來(lái)判斷壓桿畸變屈曲發(fā)生條件的分析辦法。指出壓桿畸變屈曲是否發(fā)生首先決定于截面尺寸和形式，其次決定于壓桿長(zhǎng)度。提出采用指標(biāo)△Id=fol-fod來(lái)評(píng)價(jià)截面畸變度△λ太小以及將壓桿截面畸變度△λ=O作為不需考慮畸變屈曲的條件。文章還通過(guò)分析截面畸變度也評(píng)價(jià)指標(biāo)△Id=fol-fod的影響因素.指出三種易發(fā)生畸變屈曲的截面情形即：a/t、h/b較小，卷邊外斜(彎)，翼緣、腹板加勁等。
　　 本文最后給出了與板件局部屈曲臨界