冷弯薄壁型钢双肢拼合箱形截面短柱局部屈曲性能研究
发布时间：2022-07-22 16:04
冷弯薄壁型钢（CFS）双肢拼合箱形截面短柱是通过自攻螺钉将单肢C形及单肢U形截面构件连接而成的拼合截面柱。本文主要通过试验研究和有限元分析的技术手段,探究了局部屈曲破坏模式下的CFS双肢拼合箱形截面短柱的受力性能,并最终提出了一种关于双肢拼合箱形截面短柱局部屈曲承载力的计算方法,具体进行了以下几项工作:（1）试验主要对一批CFS单肢C形、单肢U形和双肢拼合箱形截面轴压短柱进行试验研究。详细描述了试验试件设计、试验加载制度、试验现象记录与数据采集等,并对试验结果进行了详细的分析。（2）借助ABAQUS有限元分析软件,对试验各试件进行了模拟,并将模拟结果与试验结果进行对比分析,验证了有限元模型的可靠性。在此基础上,进行了高厚比、高宽比和螺钉间距三个因素的变参数分析,得到结论:高厚比、高宽比对双肢拼合箱形截面短柱局部屈曲极限承载力有很大影响,此外高宽比是影响试件最终屈曲模式的重要因素;螺钉间距对双肢拼合箱形截面短柱局部屈曲极限承载力影响很小,此外,当螺钉间距小于或大于C形基本构件局部屈曲半波长度（λc）时,随着螺钉间距的增大,双肢拼合箱形截面短柱局部屈曲极限承载力呈下降...
【文章页数】：104 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
1.1 概述
1.1.1 冷弯薄壁型钢特点及应用
1.1.2 拼合构件特点及应用
1.2 问题的提出
1.3 国内外研究现状分析
1.3.1 拼合截面柱研究现状
1.3.2 局部屈曲理论研究现状
1.4 本文的目的和主要研究内容
第二章 CFS双肢拼合箱形截面短柱局部屈曲性能试验研究
2.1 引言
2.2 试验研究的目的和内容
2.2.1 试验目的
2.2.2 试验内容
2.3 试验概况
2.3.1 试件设计
2.3.2 试验装置
2.3.3 加载制度
2.3.4 测点布置位置
2.3.5 实测尺寸及初始缺陷
2.4 材性试验
2.5 试验过程及破坏特征
2.6 试验结果及分析
2.6.1 荷载-轴向位移曲线
2.6.2 荷载-侧向位移曲线
2.6.3 荷载-应变曲线
2.7 本章小结
第三章 CFS双肢拼合箱形截面短柱局部屈曲性能有限元分析
3.1 引言
3.2 非线性有限元理论
3.2.1 几何非线性
3.2.2 材料非线性
3.2.3 接触非线性
3.3 有限元模型建立及求解
3.3.1 选择单元类型、建立实体模型
3.3.2 模型材料属性
3.3.3 接触、边界约束及荷载的施加
3.3.4 网格划分
3.3.5 特征值屈曲分析
3.3.6 结构非线性分析
3.3.7 结果后处理
3.4 有限元模型验证
3.4.1 试验现象及破坏特征对比
3.4.2 荷载-轴向位移曲线对比
3.4.3 极限承载力对比
3.5 本章小结
第四章 CFS双肢拼合箱形截面短柱局部屈曲性能有限元变参数分析
4.1 引言
4.2 截面高厚比的影响
4.2.1 有限元分析的极限承载力
4.2.2 荷载-轴向位移曲线
4.3 截面高宽比的影响
4.3.1 有限元分析的极限承载力
4.3.2 荷载-轴向位移曲线
4.4 螺钉间距的影响
4.4.1 有限元分析的极限承载力
4.4.2 荷载-轴向位移曲线
4.5 本章小结
第五章 CFS双肢拼合箱形截面短柱局部屈曲承载力叠加法
5.1 引言
5.2 有效宽度法
5.2.1 有效宽度法概念
5.2.2 中国规范GB50018-2002 有效宽度法计算分析
5.2.3 美国规范AISI有效宽度法计算分析
5.3 直接强度法
5.3.1 直接强度法计算方法
5.3.2 美国规范AISI直接强度法计算结果分析
5.4 双肢拼合箱形截面短柱局部屈曲承载力设计叠加法
5.4.1 计算模型
5.4.2 基本组成单肢构件承载力计算式
5.4.3 双肢拼合箱形截面短柱局部屈曲承载力设计叠加法
5.4.4 试验验证理论的正确性
5.4.5 中美规范和本文叠加法计算结果对比分析
5.6 本章小结
第六章 结论与展望
6.1 结论
6.2 展望
参考文献
攻读硕士学位期间参与科研和获奖情况
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]螺钉间距对冷弯薄壁双肢拼合箱形截面短柱承载力性能的影响[J]. 赵阳,周天华,李东. 钢结构. 2018(12)
[2]冷弯薄壁U型钢轴压短柱承载力计算的直接强度法研究[J]. 李东,周天华,赵阳. 钢结构. 2018(12)
[3]冷弯薄壁型钢多肢拼合柱轴压承载力计算方法对比分析[J]. 崔瑶,陈宇彤,宋世聪. 建筑钢结构进展. 2019(06)
[4]冷弯薄壁型钢板组约束作用研究[J]. 陈明,孟祥福. 钢结构. 2018(09)
[5]冷弯薄壁C型钢绕强轴偏心受压构件的极限承载力[J]. 程睿,刘松松,黄宗明,石宇,崔佳,李哲刚. 土木建筑与环境工程. 2018(01)
[6]冷弯薄壁型钢多肢拼合柱轴压试验研究[J]. 崔瑶,牛牧春,杨璐. 建筑钢结构进展. 2017(06)
[7]薄壁C形受压截面局部屈曲后的板组效应研究[J]. 路延,周天华,李文超,吴函恒. 华中科技大学学报(自然科学版). 2017(07)
[8]冷弯薄壁受压C形截面局部屈曲荷载和承载力[J]. 路延,周天华,李文超,吴函恒. 哈尔滨工业大学学报. 2017(06)
[9]冷弯薄壁型钢四肢拼合箱形柱偏压受力性能试验研究与数值分析[J]. 聂少锋,霍洋洋,周天华,陶莹,孙玉金. 土木工程学报. 2016(10)
[10]冷弯薄壁型钢双肢闭合截面拼合立柱轴压性能有限元分析[J]. 罗鑫,周天华. 施工技术. 2015(S2)
硕士论文
[1]冷弯薄壁型钢三肢半开口拼合柱轴向受力性能研究[D]. 张丹.长安大学 2015
[2]冷弯薄壁型钢三肢开口T形拼合柱轴向受力性能研究[D]. 刘沛松.长安大学 2015
本文编号：3664916
【文章页数】：104 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
1.1 概述
1.1.1 冷弯薄壁型钢特点及应用
1.1.2 拼合构件特点及应用
1.2 问题的提出
1.3 国内外研究现状分析
1.3.1 拼合截面柱研究现状
1.3.2 局部屈曲理论研究现状
1.4 本文的目的和主要研究内容
第二章 CFS双肢拼合箱形截面短柱局部屈曲性能试验研究
2.1 引言
2.2 试验研究的目的和内容
2.2.1 试验目的
2.2.2 试验内容
2.3 试验概况
2.3.1 试件设计
2.3.2 试验装置
2.3.3 加载制度
2.3.4 测点布置位置
2.3.5 实测尺寸及初始缺陷
2.4 材性试验
2.5 试验过程及破坏特征
2.6 试验结果及分析
2.6.1 荷载-轴向位移曲线
2.6.2 荷载-侧向位移曲线
2.6.3 荷载-应变曲线
2.7 本章小结
第三章 CFS双肢拼合箱形截面短柱局部屈曲性能有限元分析
3.1 引言
3.2 非线性有限元理论
3.2.1 几何非线性
3.2.2 材料非线性
3.2.3 接触非线性
3.3 有限元模型建立及求解
3.3.1 选择单元类型、建立实体模型
3.3.2 模型材料属性
3.3.3 接触、边界约束及荷载的施加
3.3.4 网格划分
3.3.5 特征值屈曲分析
3.3.6 结构非线性分析
3.3.7 结果后处理
3.4 有限元模型验证
3.4.1 试验现象及破坏特征对比
3.4.2 荷载-轴向位移曲线对比
3.4.3 极限承载力对比
3.5 本章小结
第四章 CFS双肢拼合箱形截面短柱局部屈曲性能有限元变参数分析
4.1 引言
4.2 截面高厚比的影响
4.2.1 有限元分析的极限承载力
4.2.2 荷载-轴向位移曲线
4.3 截面高宽比的影响
4.3.1 有限元分析的极限承载力
4.3.2 荷载-轴向位移曲线
4.4 螺钉间距的影响
4.4.1 有限元分析的极限承载力
4.4.2 荷载-轴向位移曲线
4.5 本章小结
第五章 CFS双肢拼合箱形截面短柱局部屈曲承载力叠加法
5.1 引言
5.2 有效宽度法
5.2.1 有效宽度法概念
5.2.2 中国规范GB50018-2002 有效宽度法计算分析
5.2.3 美国规范AISI有效宽度法计算分析
5.3 直接强度法
5.3.1 直接强度法计算方法
5.3.2 美国规范AISI直接强度法计算结果分析
5.4 双肢拼合箱形截面短柱局部屈曲承载力设计叠加法
5.4.1 计算模型
5.4.2 基本组成单肢构件承载力计算式
5.4.3 双肢拼合箱形截面短柱局部屈曲承载力设计叠加法
5.4.4 试验验证理论的正确性
5.4.5 中美规范和本文叠加法计算结果对比分析
5.6 本章小结
第六章 结论与展望
6.1 结论
6.2 展望
参考文献
攻读硕士学位期间参与科研和获奖情况
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]螺钉间距对冷弯薄壁双肢拼合箱形截面短柱承载力性能的影响[J]. 赵阳,周天华,李东. 钢结构. 2018(12)
[2]冷弯薄壁U型钢轴压短柱承载力计算的直接强度法研究[J]. 李东,周天华,赵阳. 钢结构. 2018(12)
[3]冷弯薄壁型钢多肢拼合柱轴压承载力计算方法对比分析[J]. 崔瑶,陈宇彤,宋世聪. 建筑钢结构进展. 2019(06)
[4]冷弯薄壁型钢板组约束作用研究[J]. 陈明,孟祥福. 钢结构. 2018(09)
[5]冷弯薄壁C型钢绕强轴偏心受压构件的极限承载力[J]. 程睿,刘松松,黄宗明,石宇,崔佳,李哲刚. 土木建筑与环境工程. 2018(01)
[6]冷弯薄壁型钢多肢拼合柱轴压试验研究[J]. 崔瑶,牛牧春,杨璐. 建筑钢结构进展. 2017(06)
[7]薄壁C形受压截面局部屈曲后的板组效应研究[J]. 路延,周天华,李文超,吴函恒. 华中科技大学学报(自然科学版). 2017(07)
[8]冷弯薄壁受压C形截面局部屈曲荷载和承载力[J]. 路延,周天华,李文超,吴函恒. 哈尔滨工业大学学报. 2017(06)
[9]冷弯薄壁型钢四肢拼合箱形柱偏压受力性能试验研究与数值分析[J]. 聂少锋,霍洋洋,周天华,陶莹,孙玉金. 土木工程学报. 2016(10)
[10]冷弯薄壁型钢双肢闭合截面拼合立柱轴压性能有限元分析[J]. 罗鑫,周天华. 施工技术. 2015(S2)
硕士论文
[1]冷弯薄壁型钢三肢半开口拼合柱轴向受力性能研究[D]. 张丹.长安大学 2015
[2]冷弯薄壁型钢三肢开口T形拼合柱轴向受力性能研究[D]. 刘沛松.长安大学 2015
本文编号：3664916
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