CFRP加固钢柱承载性能的数值模拟与设计方法研究

发布时间：2024-01-08 18:33

　　钢结构因其优越的力学特性,正成为经济迅速发展和生态文明建设逐步完善的现代社会中充满蓬勃生机的战略性产业。截至2016年底,中国钢产量居于世界首位,但仅有5%左右用于建筑钢结构和桥梁钢结构。中国的钢结构建筑、桥梁在全部构筑物中所占比重亦远低于发达国家。作为一种优势明显的结构体系,钢结构在工程建设中得到了广泛的应用。但随着使用时间的推移,钢结构会因锈蚀、磨损、荷载增加、意外损伤或建筑结构寿命超限等因素导致结构安全性能下降。CFRP作为一种新型复合材料,因其优越的材料性能使CFRP加固损伤钢结构渐渐成为土木工程领域一项重要研究范畴。本文所做的研究工作及其成果如下:(1)利用正交试验设计对CFRP加固钢管柱受压承载力进行优化实验设计,开展了CFRP加固受压钢管柱试验,研究根据钢管柱截面类型不同考虑偏心距、CFRP层数和长细比对受压钢管柱整体稳定性能的影响。试验结果表明复合钢管柱破坏模式均为整体失稳,柱中截面受压侧先出现屈服;CFRP粘贴层数对钢管柱极限承载力有一定提高作用。(2)利用大型有限元分析软件ABAQUS,合理选取材料本构关系、确定单元类型、接触处理以及网格划分,建立CFRP约束钢管柱...

【文章页数】：82 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
致谢
摘要
abstract
第一章 绪论
    1.1 研究背景
    1.2 粘贴CFRP加固技术的优劣分析
    1.3 国内外CRRP加固钢结构研究进展
        1.3.1 国内CRRP加固钢结构研究进展
        1.3.2 国外CRRP加固钢结构研究进展
    1.4 本文研究内容
第二章 CFRP加固轴心受压构件基本原理
    2.1 钢结构的失稳类型与稳定计算
    2.2 纯钢构件轴心受压与偏心受压承载力计算
        2.2.1 轴心受压构件稳定承载力计算
        2.2.2 偏心受压构件稳定承载力计算
    2.3 CFRP加固钢结构后构件的破坏模式
    2.4 CFRP加固后复合截面受压构件的稳定承载力计算
    2.5 本章小结
第三章 CFRP加固钢管柱正交试验
    3.1 正交试验设计
        3.1.1 正交表的选择
        3.1.2 正交模型的建立
    3.2 试件设计及制作
        3.2.1 试件的设计
        3.2.2 复合试件的制作流程
        3.2.3 试件的养护与加载
    3.3 试验过程与结果
        3.3.1 试件破坏现象分析
        3.3.2 钢管柱与CFRP表面应变分析
    3.4 本章小结
第四章 CFRP加固钢管柱试验分析与有限元模拟
    4.1 参考试验试件参数
    4.2 材料力学性能
        4.2.1 钢材力学性能
        4.2.2 CFRP材料力学性能
        4.2.3 胶粘剂力学参数
    4.3 初始几何缺陷
    4.4 有限元法的基本思想
    4.5 有限元分析软件ABAQUS简介及其优势
    4.6 有限元模型的建立
        4.6.1 材料本构关系
        4.6.2 单元类型与约束条件
        4.6.3 模型网格划分
    4.7 有限元结果与试验结果对比
        4.7.1 有限元与参照试验荷载-纵向应变关系曲线对比
        4.7.2 有限元与参照试验极限承载力对比
    4.8 本章小结
第五章 CFRP加固钢管柱正交模拟与承载力计算方法研究
    5.1 正交试验模拟值结果分析
        5.1.1 正交模拟设计
        5.1.2 极差计算与分析
        5.1.3 方差分析
    5.2 CFRP加固方钢柱和圆钢管柱极限承载力计算方法
    5.3 本章小结
第六章 结论与展望
    6.1 结论
    6.2 展望
参考文献
攻读硕士学位期间的学术活动及成果情况



本文编号：3877448