薄壁異形截面鋁合金軸壓構(gòu)件畸變屈曲特性與多重屈曲模態(tài)耦合破壞研究.pdf

1、鋁合金材料具有輕質(zhì)高強(qiáng)、耐腐蝕和易加工等優(yōu)勢，目前在國內(nèi)外的土木工程領(lǐng)域有較為廣泛的應(yīng)用。鋁合金構(gòu)件可以采用擠壓成型的方式進(jìn)行加工，獲得得到任意截面形狀的型材。鋁合金擠壓型材截面形狀靈活，加工方便，初始缺陷較小，不僅能夠達(dá)到各類建筑結(jié)構(gòu)的受力性能要求，也能滿足不同建筑的使用要求，廣泛應(yīng)用于橋梁結(jié)構(gòu)和空間結(jié)構(gòu)中。本文針對一種用于陽光房的薄壁異形截面鋁合金軸壓構(gòu)件進(jìn)行研究，該類構(gòu)件具有較為復(fù)雜的截面形狀，且板件壁厚較薄，可能發(fā)生多種屈曲模態(tài)

2、，采用試驗(yàn)和有限元分析的方法對該類構(gòu)件的破壞機(jī)理和設(shè)計(jì)方法進(jìn)行了探究。
　　鋁合金擠壓型材的幾何初始缺陷和材料特性對構(gòu)件的力學(xué)特性有較大影響。通過試驗(yàn)的方式，對6根薄壁異形截面鋁合金擠壓型材的幾何初始缺陷進(jìn)行了測量，進(jìn)行4個(gè)試件的拉伸試驗(yàn)，從而測得了6063-T5鋁合金的本構(gòu)關(guān)系。進(jìn)行了6組薄壁異形截面鋁合金軸壓試驗(yàn)，對構(gòu)件的極限承載力、破壞模態(tài)、板件平面外位移和應(yīng)變發(fā)展等進(jìn)行了研究，獲得了該類構(gòu)件的畸變屈曲承載力，研究了其畸變屈

3、曲特性。
　　建立鋁合金軸壓構(gòu)件的有限元模型，利用36個(gè)鋁合金軸壓試驗(yàn)結(jié)果對該模型進(jìn)行驗(yàn)證。采用驗(yàn)證過的有限元模型，研究了板件厚度對本文所研究構(gòu)件的畸變屈曲特性和極限承載力的影響。在現(xiàn)有針對槽鋼構(gòu)件畸變屈曲應(yīng)力計(jì)算理論的基礎(chǔ)上，依據(jù)數(shù)值模擬的結(jié)果，提出適用于本文所研究的鋁合金構(gòu)件的彈性畸變屈曲應(yīng)力的修正計(jì)算公式，并采用數(shù)值模擬的方式對修正公式進(jìn)行驗(yàn)證。
　　該類復(fù)雜異形截面鋁合金軸壓構(gòu)件可能發(fā)生局部屈曲、畸變屈曲、整體屈曲以

4、及多種屈曲模態(tài)的耦合破壞，破壞模態(tài)多樣化，破壞機(jī)理較為復(fù)雜。本文采用有限元模擬的方法，對該類構(gòu)件的6種屈曲耦合破壞模態(tài)進(jìn)行研究，分析了影響構(gòu)件破壞模態(tài)的因素，探究了各類屈曲耦合破壞模態(tài)對構(gòu)件極限承載力、應(yīng)力發(fā)展和板件平面外變形等的影響。薄壁鋁合金構(gòu)件對于初始缺陷較為敏感，而實(shí)際構(gòu)件的幾何初始缺陷具有一定隨機(jī)性，因此本文采用有限元分析的方法，研究不同類型的幾何初始缺陷對薄壁異形截面鋁合金軸壓構(gòu)件破壞模態(tài)和承載力的影響。
　　各國現(xiàn)行