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)雜截面形式的趨勢發(fā)展，畸變屈曲近年來成了國內(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相關(guān)作用等問題，其研究還很不成熟和全面。
　　 在我國，有關(guān)冷彎薄壁型鋼軸壓柱畸變屈曲性能的研究，無論是針對性試驗(yàn)還是理論分析均很少開展，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)近年來在國外得到了大量研究，但國內(nèi)有關(guān)直接強(qiáng)度法的研究尚屬起步階段。對直接強(qiáng)度法與有效寬度法的區(qū)別以及是否可利用該法來分析研究壓桿畸變屈曲發(fā)生條件等問題，目前還很少有人研究。
　　 針對上述研究現(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)力簡化計(jì)算等一系列問題進(jìn)行了如下內(nèi)容的分析研究。
　　 對畸變屈曲及畸變.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。
　　 對壓桿試件進(jìn)行了深入的有限元模擬和分析。首

4、先，通過對高強(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)果對該有限元模型進(jìn)行了驗(yàn)證。最后，通過已被試驗(yàn)結(jié)果證實(shí)為正確的有限元模型對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)件長度等進(jìn)行了大量參數(shù)分析。
　　 通過直接強(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。提出通過新概念“畸變區(qū)間”[λmac λmax]和“畸變度”Aλ=λma

6、x-λmik來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，其次決定于壓桿長度。提出采用指標(biāo)△Id=fol-fod來評價(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。文章還通過分析截面畸變度也評價(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