异形截面冷弯薄壁型钢轴压构件整体稳定性能研究

发布时间：2017-05-01 14:05

  本文关键词：异形截面冷弯薄壁型钢轴压构件整体稳定性能研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：本文所研究的对象是一种异形截面冷弯薄壁型钢轴心受压构件,此类冷弯薄壁型钢截面经过多次冷弯和焊接加工成型,具有截面材料分布合理、钢材利用率高、力学性能好等优点,具有较高的强度重量比。然而,针对此类截面冷弯薄壁型钢轴心受压构件整体稳定设计计算的方法在现行规范中并不明确。因此,有必要对其整体稳定性能进行研究,确定此类截面冷弯薄壁型钢轴心受压构件的整体稳定设计计算方法,为其工程应用提供可靠的理论依据。本文采用试验分析和数值分析两种方法,研究此类截面冷弯薄壁型钢轴心受压构件的整体稳定性能。通过板材及弯角拉伸试验得到母材及其发生冷弯、焊接效应后的强度指标和变形性能等重要特性参数；通过柱段轴压试验测得考虑冷弯、焊接效应影响下的全截面屈服强度及强度破坏模式下构件的极限承载力；通过中、长柱轴压试验测得稳定破坏模式下构件的极限承载力；通过ANSYS有限元方法拟合试验结果,补充更多计算参数进行模拟分析,并与《钢结构设计规范》(GB 50017-2003)中规定的柱子曲线进行对比分析,综合本文的研究结论如下：(1)在冷弯效应的影响下,此类截面冷弯薄壁型钢轴压构件全截面屈服强度大大提高,可参考《冷弯薄壁型钢结构技术规范》(GB 50018-2002)中考虑冷弯效应的强度设计值的计算方法计算全截面的屈服强度。(2)此类截面冷弯薄壁型钢构件在轴心受压下,未出现板件局部屈曲和整体扭转变形,最终破坏模式为整体弯曲失稳破坏。(3)此类截面冷弯薄壁型钢轴心受压构件整体稳定承载力可参考《钢结构设计规范》(GB 50017-2003)中b类截面柱子曲线进行计算。(4)此类截面冷弯薄壁型钢轴心受压构件在特定位置开孔及开孔的数量对整体稳定性能无影响。
【关键词】：冷弯薄壁型钢 异形截面 轴压构件 整体稳定 设计方法
【学位授予单位】：山东建筑大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TU392.1
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-10
• 第1章 绪论10-22
• 1.1 选题背景及意义10-12
• 1.1.1 选题背景10-11
• 1.1.2 选题意义11-12
• 1.2 冷弯薄壁型钢受压构件的应用及研究现状12-20
• 1.2.1 工程应用12-13
• 1.2.2 研究现状13-16
• 1.2.3 轴心受压构件承载能力的影响因素16-18
• 1.2.4 冷弯薄壁型钢构件整体稳定计算方法18-20
• 1.3 主要研究内容20-22
• 第二章 材性试验研究22-29
• 2.1 概述22
• 2.2 试验目的22
• 2.3 试件设计22-24
• 2.4 试验设备24-25
• 2.5 试验加载过程25-26
• 2.6 试验结果26-28
• 2.6.1 试件的破坏形式26
• 2.6.2 数据处理26-28
• 2.7 本章小结28-29
• 第三章 异形截面冷弯薄壁型钢柱轴压试验研究29-63
• 3.1 概述29
• 3.2 试验目的29-30
• 3.3 试件设计30-32
• 3.4 试件屈服强度及极限承载力32-33
• 3.5 构件初弯曲33-35
• 3.6 试验装置及测点布置35-40
• 3.6.1 试验装置35-37
• 3.6.2 测点布置37-40
• 3.7 试验加载过程40-41
• 3.8 柱段试验结果及分析41-46
• 3.8.1 荷载—轴向位移曲线41-43
• 3.8.2 应力—应变曲线43-45
• 3.8.3 试件的破坏形式45-46
• 3.9 长柱试验结果及分析46-56
• 3.9.1 荷载—轴向位移曲线47-49
• 3.9.2 荷载—侧向位移曲线49-50
• 3.9.3 试件端部转动50-51
• 3.9.4 应力—应变曲线51-54
• 3.9.5 试件的破坏形式54-56
• 3.10 中短柱试验结果及分析56-58
• 3.10.1 荷载—轴向位移曲线56
• 3.10.2 应力—应变曲线56-57
• 3.10.3 试件的破坏形式57-58
• 3.11 试件的扭转测量结果58-59
• 3.12 荷载初始偏心距测量结果59-60
• 3.13 柱子曲线60-61
• 3.14 本章小结61-63
• 第四章 ANSYS有限元屈曲分析63-78
• 4.1 概述63-64
• 4.2 有限元模型的建立64-66
• 4.3 特征值屈曲分析66-67
• 4.3.1 特征值屈曲分析简介66
• 4.3.2 特征值屈曲分析步骤66-67
• 4.4 非线性屈曲分析67-68
• 4.4.1 非线性屈曲分析简介67-68
• 4.4.2 非线性屈曲分析步骤68
• 4.5 ANSYS有限元方法验证68-71
• 4.5.1 特征值屈曲分析验证68-70
• 4.5.2 非线性屈曲分析验证70-71
• 4.6 有限元参数分析71-77
• 4.6.1 拟合试验结果71-73
• 4.6.2 参数分析73-74
• 4.6.3 开孔及开孔数量的影响74-77
• 4.7 本章小结77-78
• 第五章 结论与展望78-80
• 5.1 结论78
• 5.2 展望与不足78-80
• 参考文献80-83
• 致谢83
• 攻读硕士学位期间论文发表及科研情况83

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