高强钢圆管截面轴压短柱局部稳定性能研究

发布时间：2020-11-05 11:56

　　由于近年来材料加工制造工艺的完善和提高,高强度钢材已逐渐应用于建筑、桥梁、风电等基础设施领域,且取得了较好的经济效益。圆管构件因其具有截面对称、扭转刚度大、受风面积小、美观等特点受到了工程师和建筑师的青睐,工程应用广泛。然而,相较于普通强度钢材,高强度钢材结构构件力学性能尚不明确,各国规范对其稳定承载力的计算仅为沿用普通钢材的计算方法。因此,本文紧密结合各国钢结构规范相关条文及现有文献研究成果,对Q460、Q690、Q960、Q1350四种高强度钢材轴压圆管短柱局部稳定性能展开详细的分析和研究,主要内容如下:(1)对现有文献实验数据进行了整理和归纳,以此建立一个针对于高强度钢材轴压圆管短柱稳定性研究的试验数据库(Experimental Database);对比试验结果与各国规范中高强钢圆管轴压短柱径厚比限值计算公式之间的关系。利用参数化建模分析平台批量建立圆管轴压短柱有限元模型;对Q460、Q690、Q960和Q1350四种高强度钢材圆管轴压短柱有限元计算结果进行深入分析并结合理论公式推导提出更加准确、可靠,且适用于高强度钢材圆管轴压短柱的径厚比限值计算公式。(2)比较各国规范及文献对圆管构件局部几何初始缺陷幅值的规定,并通过一致缺陷模态法分别将各类几何初始缺陷引入圆管轴压短柱进行参数化有限元分析以探究其对构件极限承载力的影响;比较各构件有限元计算结果,得到了几何初始缺陷幅值对高强圆钢管轴压短柱极限承载力的影响与构件径厚比的关系。(3)基于现有文献对圆管构件在轴压荷载作用下延性的定义,分别对屈服强度为460MPa、690MPa、960MPa及1350MPa圆管轴压短柱的延性进行深入研究,得到构件延性指数与其径厚比之间的关系,并探究高强钢圆管构件径厚比限值修正对其延性的影响;对不同径厚比圆管轴压短柱进行有限元分析,探究径厚比变化对构件最终失效模式的影响。(4)利用已验证的有限元模型对径厚比较大的薄壁构件屈曲后强度进行深入的有限元分析,并与美国、欧洲、加拿大、澳大利亚及我国相关规范设计方法做对比,探究现有规范局部稳定承载力计算方法对Q460、Q690、Q960及Q1350四类高强度钢材圆管轴压短柱的适用性。
【学位单位】：华南理工大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：TU392.3
【部分图文】：

国家体育场,港珠澳大桥,圆管构件

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