6082-T6铝合金箱型及H型截面受弯构件试验与承载力计算方法研究

发布时间：2019-10-16 21:40

【摘要】：6082-T6铝合金与国内常用的6061-T6铝合金相比,其强度、耐腐蚀性能和焊接性能更为优良,在土木工程中有较好的发展前景。本文针对6082-T6铝合金箱型和H型截面受弯构件进行了系统的试验研究和有限元数值模拟分析。对于铝合金箱型截面受弯构件,提出了考虑铝合金材料非线性特征、构件初始缺陷和截面塑性发展能力的改进型直接强度法计算公式;对于H型截面构件,根据Perry-Roberson型公式和直接强度法分别拟合出了发生整体弯扭、局部和整体相关失稳构件的稳定承载力计算公式。本文具体研究工作如下:(1)进行了32个6082-T6铝合金试样的材性拉伸试验,并统计了本课题组另外143条本构曲线,获得了材料的各项力学性能参数平均值,包括弹性模量E0、屈服强度f0.2、极限抗拉强度fu、断裂伸长率At和泊松比v。将6082-T6铝合金实测应力-应变关系曲线和Ramberg-Osgood铝合金本构模型进行对比,发现Ramberg-Osgood本构模型可以很好的预测6082-T6铝合金的应力-应变关系,其中描述材料应变硬化的参数n可采用斯坦哈特(Steinhardt)建议公式。(2)进行了25根6082-T6铝合金受弯构件的三点弯曲试验,包括19根箱型和6根H型截面试件。对于SHS型截面试件,当λy≤60时,发生局部屈曲和整体弯曲的耦合破坏,当λy60时,只发生整体弯曲破坏;RHS型截面试件则以λy=80为分界线。H型截面试件均发生整体弯扭失稳破坏。(3)采用有限元软件ABAQUS对本文所有铝合金三点弯曲试件建立了精细化的有限元分析模型,并将模拟结果与本文试验数据对比,结果表明:有限元模型可以很好的预测三点弯曲构件的加载与破坏过程、变形和承载能力。对936个受弯模型构件进行了承载力有限元数值计算,数值模型考虑了影响承载力的各项因素,包括网格尺寸、初始弯曲、截面类型与尺寸、绕弱轴长细比等。(4)对于箱型截面构件,基于直接强度法,提出了适用于6082-T6铝合金三点弯曲构件的抗弯承载力计算方法。通过与试验数据、有限元结果及各国规范设计方法对比,结果表明:本文提出的受弯构件抗弯承载力计算方法精度较高且计算方便,适于实际工程设计应用。(5)对于H型截面构件,参考欧洲和中国规范,分别基于Perry-Roberson型公式和直接强度法提出了P-R-fit和P-D-pro两种预测精度较高的耦合稳定承载力计算方法。
【图文】：

桥梁结构,铝合金

材（如幕墙、门窗、护栏等）的主要材料。随着冶金和制造产业的快速发展，铝合金也逐渐应用于建筑领域的基础设施建造之中。铝合金材料的显著优点是重量轻、比强度（强度与密度的比值）高。铝合金的密度大约是钢材的 1/3，极限强度范围从纯铝的 10MPa 到 7000 系列铝合金的500MPa，包含了常用低碳钢的强度范围。利用铝合金材料替代传统的混凝土或钢材，不仅可以大幅度降低结构的自重，减少下部承重结构的造价，还能减小地震中桥梁和高层建筑结构的惯性力。与钢材相比，铝合金材料还具备可塑性好、残余应力小、美观、无磁、耐腐蚀、方遍施工、易于维护和回收等其他优点。铝合金材料的弹性模量大致是钢材的三分之一，变形和失稳是铝合金结构的常见问题。铝合金材料虽然不易发生脆性断裂，但其极限伸长率较钢材低，针对延性要求较高的结构，设计时应特别注意。在航空工业中铝合金材料得到了较为广泛的应用，，在土木工程中的应用主要集中在桥梁结构、屋盖结构、腐蚀环境中的结构、塔架结构以及一些可拆装移动的结构[1]。国外建成的铝合金结构已有万余座，我国目前也已建成了 20 余座大型的铝合金空间结构，图 1-1 到图 1-4 展示了其中的部分铝合金结构。

空间网格结构,铝合金,国际体操,上海

铝合金空间网格结构
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TG146.21;TG115.5

【参考文献】