冷弯薄壁型钢四肢双箱形拼合柱轴压性能有限元分析
发布时间：2020-09-22 08:44
利用ABAQUS有限元软件建立的有限元模型考虑了材料、接触非线性和几何缺陷等因素,分析了试件长细比、腹板宽厚比对拼合柱的极限承载力影响。分析结果表明:长细比对冷弯薄壁型钢四肢双箱形的轴压极限承载力有较大影响,随拼合柱长细比的增加,拼合柱极限承载力逐渐降低;由不同板材厚度引起试件腹板宽厚比的不同对相同长度试件的极限承载力以及刚度有较大影响;板材厚度和试件长度相同时,试件腹板高度从92mm增加到143mm,试件的极限承载力变化不大。
【部分图文】：
形构件拼合而成，本文的2个截面所用基本构件尺寸分别为C92×42×15×1．2，C143×43×15×1．5，U96×37×1．2，U147×38×1．5，基本构件尺寸如图1所示，拼合柱截面形式如图2所示。基本构件间的连接均采用ST4．8级平头自攻自钻螺钉，如图2所示。图1基本构件尺寸图2螺钉布置1．2有限元模型采用ABAQUS有限元软件进行模拟分析时。选取C3D8Ｒ实体单元模拟双刀铰和端板;选取一般壳单元S4Ｒ模拟拼合柱。采用Coupling命令将螺钉对应位置的2点的6个自由度全部耦合来模拟螺钉作用。构件各肢之间的接触面建立面与面之间的硬接触，忽略面与面之间的摩擦。试件与端板、端板与刀铰板、刀口与刀铰中间板的中线之间均采用Tie命令绑定在一起。有限元模拟中支座边界条件:试件上端刀铰端面的平面上约束除z轴方向以外的自由度，而下端面则约束平面上所有节点的全部自由度模拟固定端。首先将柱刀铰上端面的所有节点耦合到一个参考点上，保证模型端部所有节点有相同的竖向位移量，然后也约束这个参考点除了z轴方向的平动自由度以外的全部自由度，最后在该参考点上施加竖向荷载，模型如图3所示。图3拼装后的模型1．3几何缺陷的引入试件在加工制作过程中，存在各种各样的初始缺陷。初始缺陷可以分为2大类:几何缺陷和残余应力缺陷。几何缺陷主要包括试件的初弯曲、加载初偏心和试件的局部缺陷。本文引入初始缺陷方法:在模型上端加一个大小为1的竖向位移，进行特征值屈曲分析，得出特征值屈曲荷载和屈曲模态及结果文件。在特征值屈曲分析的结果上，输入结果文件以及设定一个合适缺陷比例因子而完成的。整体弯曲缺陷比例因子则根据文献［10］的结论取特征值屈曲模态中的整体弯曲模态的L/750。局部的初始缺陷则取局部屈曲模态分析中的几阶模态的
形构件拼合而成，本文的2个截面所用基本构件尺寸分别为C92×42×15×1．2，C143×43×15×1．5，U96×37×1．2，U147×38×1．5，基本构件尺寸如图1所示，拼合柱截面形式如图2所示。基本构件间的连接均采用ST4．8级平头自攻自钻螺钉，如图2所示。图1基本构件尺寸图2螺钉布置1．2有限元模型采用ABAQUS有限元软件进行模拟分析时。选取C3D8Ｒ实体单元模拟双刀铰和端板;选取一般壳单元S4Ｒ模拟拼合柱。采用Coupling命令将螺钉对应位置的2点的6个自由度全部耦合来模拟螺钉作用。构件各肢之间的接触面建立面与面之间的硬接触，忽略面与面之间的摩擦。试件与端板、端板与刀铰板、刀口与刀铰中间板的中线之间均采用Tie命令绑定在一起。有限元模拟中支座边界条件:试件上端刀铰端面的平面上约束除z轴方向以外的自由度，而下端面则约束平面上所有节点的全部自由度模拟固定端。首先将柱刀铰上端面的所有节点耦合到一个参考点上，保证模型端部所有节点有相同的竖向位移量，然后也约束这个参考点除了z轴方向的平动自由度以外的全部自由度，最后在该参考点上施加竖向荷载，模型如图3所示。图3拼装后的模型1．3几何缺陷的引入试件在加工制作过程中，存在各种各样的初始缺陷。初始缺陷可以分为2大类:几何缺陷和残余应力缺陷。几何缺陷主要包括试件的初弯曲、加载初偏心和试件的局部缺陷。本文引入初始缺陷方法:在模型上端加一个大小为1的竖向位移，进行特征值屈曲分析，得出特征值屈曲荷载和屈曲模态及结果文件。在特征值屈曲分析的结果上，输入结果文件以及设定一个合适缺陷比例因子而完成的。整体弯曲缺陷比例因子则根据文献［10］的结论取特征值屈曲模态中的整体弯曲模态的L/750。局部的初始缺陷则取局部屈曲模态分析中的几阶模态的
全部耦合来模拟螺钉作用。构件各肢之间的接触面建立面与面之间的硬接触，忽略面与面之间的摩擦。试件与端板、端板与刀铰板、刀口与刀铰中间板的中线之间均采用Tie命令绑定在一起。有限元模拟中支座边界条件:试件上端刀铰端面的平面上约束除z轴方向以外的自由度，而下端面则约束平面上所有节点的全部自由度模拟固定端。首先将柱刀铰上端面的所有节点耦合到一个参考点上，保证模型端部所有节点有相同的竖向位移量，然后也约束这个参考点除了z轴方向的平动自由度以外的全部自由度，最后在该参考点上施加竖向荷载，模型如图3所示。图3拼装后的模型1．3几何缺陷的引入试件在加工制作过程中，存在各种各样的初始缺陷。初始缺陷可以分为2大类:几何缺陷和残余应力缺陷。几何缺陷主要包括试件的初弯曲、加载初偏心和试件的局部缺陷。本文引入初始缺陷方法:在模型上端加一个大小为1的竖向位移，进行特征值屈曲分析，得出特征值屈曲荷载和屈曲模态及结果文件。在特征值屈曲分析的结果上，输入结果文件以及设定一个合适缺陷比例因子而完成的。整体弯曲缺陷比例因子则根据文献［10］的结论取特征值屈曲模态中的整体弯曲模态的L/750。局部的初始缺陷则取局部屈曲模态分析中的几阶模态的组合，比例因子大小主控模态取25%的壁厚［11］，其他模态取合适的比例因子。1．4材性及求解ABAQUS有限元分析时的材性采用文献［12］中的材性试验结果，如表1所示。本文有限元具有材料非线性、几何非线性、接触非线性的特点，在对冷弯薄壁型钢四肢双箱形拼合立柱有限元模型分析时打开大变形。2有限元参数分析试件编号说明:C92-3000-1．2表示试件C形基本构件的腹板高92mm，试件长度为3000mm，基本板材的厚度为1．2mm。其他编号依次类推。表1材性
【部分图文】：
形构件拼合而成，本文的2个截面所用基本构件尺寸分别为C92×42×15×1．2，C143×43×15×1．5，U96×37×1．2，U147×38×1．5，基本构件尺寸如图1所示，拼合柱截面形式如图2所示。基本构件间的连接均采用ST4．8级平头自攻自钻螺钉，如图2所示。图1基本构件尺寸图2螺钉布置1．2有限元模型采用ABAQUS有限元软件进行模拟分析时。选取C3D8Ｒ实体单元模拟双刀铰和端板;选取一般壳单元S4Ｒ模拟拼合柱。采用Coupling命令将螺钉对应位置的2点的6个自由度全部耦合来模拟螺钉作用。构件各肢之间的接触面建立面与面之间的硬接触，忽略面与面之间的摩擦。试件与端板、端板与刀铰板、刀口与刀铰中间板的中线之间均采用Tie命令绑定在一起。有限元模拟中支座边界条件:试件上端刀铰端面的平面上约束除z轴方向以外的自由度，而下端面则约束平面上所有节点的全部自由度模拟固定端。首先将柱刀铰上端面的所有节点耦合到一个参考点上，保证模型端部所有节点有相同的竖向位移量，然后也约束这个参考点除了z轴方向的平动自由度以外的全部自由度，最后在该参考点上施加竖向荷载，模型如图3所示。图3拼装后的模型1．3几何缺陷的引入试件在加工制作过程中，存在各种各样的初始缺陷。初始缺陷可以分为2大类:几何缺陷和残余应力缺陷。几何缺陷主要包括试件的初弯曲、加载初偏心和试件的局部缺陷。本文引入初始缺陷方法:在模型上端加一个大小为1的竖向位移，进行特征值屈曲分析，得出特征值屈曲荷载和屈曲模态及结果文件。在特征值屈曲分析的结果上，输入结果文件以及设定一个合适缺陷比例因子而完成的。整体弯曲缺陷比例因子则根据文献［10］的结论取特征值屈曲模态中的整体弯曲模态的L/750。局部的初始缺陷则取局部屈曲模态分析中的几阶模态的
形构件拼合而成，本文的2个截面所用基本构件尺寸分别为C92×42×15×1．2，C143×43×15×1．5，U96×37×1．2，U147×38×1．5，基本构件尺寸如图1所示，拼合柱截面形式如图2所示。基本构件间的连接均采用ST4．8级平头自攻自钻螺钉，如图2所示。图1基本构件尺寸图2螺钉布置1．2有限元模型采用ABAQUS有限元软件进行模拟分析时。选取C3D8Ｒ实体单元模拟双刀铰和端板;选取一般壳单元S4Ｒ模拟拼合柱。采用Coupling命令将螺钉对应位置的2点的6个自由度全部耦合来模拟螺钉作用。构件各肢之间的接触面建立面与面之间的硬接触，忽略面与面之间的摩擦。试件与端板、端板与刀铰板、刀口与刀铰中间板的中线之间均采用Tie命令绑定在一起。有限元模拟中支座边界条件:试件上端刀铰端面的平面上约束除z轴方向以外的自由度，而下端面则约束平面上所有节点的全部自由度模拟固定端。首先将柱刀铰上端面的所有节点耦合到一个参考点上，保证模型端部所有节点有相同的竖向位移量，然后也约束这个参考点除了z轴方向的平动自由度以外的全部自由度，最后在该参考点上施加竖向荷载，模型如图3所示。图3拼装后的模型1．3几何缺陷的引入试件在加工制作过程中，存在各种各样的初始缺陷。初始缺陷可以分为2大类:几何缺陷和残余应力缺陷。几何缺陷主要包括试件的初弯曲、加载初偏心和试件的局部缺陷。本文引入初始缺陷方法:在模型上端加一个大小为1的竖向位移，进行特征值屈曲分析，得出特征值屈曲荷载和屈曲模态及结果文件。在特征值屈曲分析的结果上，输入结果文件以及设定一个合适缺陷比例因子而完成的。整体弯曲缺陷比例因子则根据文献［10］的结论取特征值屈曲模态中的整体弯曲模态的L/750。局部的初始缺陷则取局部屈曲模态分析中的几阶模态的
全部耦合来模拟螺钉作用。构件各肢之间的接触面建立面与面之间的硬接触，忽略面与面之间的摩擦。试件与端板、端板与刀铰板、刀口与刀铰中间板的中线之间均采用Tie命令绑定在一起。有限元模拟中支座边界条件:试件上端刀铰端面的平面上约束除z轴方向以外的自由度，而下端面则约束平面上所有节点的全部自由度模拟固定端。首先将柱刀铰上端面的所有节点耦合到一个参考点上，保证模型端部所有节点有相同的竖向位移量，然后也约束这个参考点除了z轴方向的平动自由度以外的全部自由度，最后在该参考点上施加竖向荷载，模型如图3所示。图3拼装后的模型1．3几何缺陷的引入试件在加工制作过程中，存在各种各样的初始缺陷。初始缺陷可以分为2大类:几何缺陷和残余应力缺陷。几何缺陷主要包括试件的初弯曲、加载初偏心和试件的局部缺陷。本文引入初始缺陷方法:在模型上端加一个大小为1的竖向位移，进行特征值屈曲分析，得出特征值屈曲荷载和屈曲模态及结果文件。在特征值屈曲分析的结果上，输入结果文件以及设定一个合适缺陷比例因子而完成的。整体弯曲缺陷比例因子则根据文献［10］的结论取特征值屈曲模态中的整体弯曲模态的L/750。局部的初始缺陷则取局部屈曲模态分析中的几阶模态的组合，比例因子大小主控模态取25%的壁厚［11］，其他模态取合适的比例因子。1．4材性及求解ABAQUS有限元分析时的材性采用文献［12］中的材性试验结果，如表1所示。本文有限元具有材料非线性、几何非线性、接触非线性的特点，在对冷弯薄壁型钢四肢双箱形拼合立柱有限元模型分析时打开大变形。2有限元参数分析试件编号说明:C92-3000-1．2表示试件C形基本构件的腹板高92mm，试件长度为3000mm，基本板材的厚度为1．2mm。其他编号依次类推。表1材性
【参考文献】
相关期刊论文 前7条
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4 周天华;聂少锋;刘向斌;;冷弯薄壁型钢开口三肢拼合立柱轴压性能试验研究[J];建筑结构学报;2012年03期
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【共引文献】
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3 史艳莉;靳W
本文编号：2824162
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