高强钢焊接薄壁箱形截面双向压弯构件局部和整体相关屈曲试验研究

通过13个Q460C、Q550D和Q690D钢中长柱的双向偏压试验,研究了高强钢焊接薄壁箱形截面双向压弯构件的局部-整体相关屈曲性能和极限承载力;将极限承载力与美国、欧洲规范以及新提出的计算公式的计算结果相比较,以验证它们对高强钢焊接薄壁箱形截面双向压弯构件局部-整体相关屈曲计算的适用性。结果表明,在钢材名义屈服强度fy=460~690 MPa,板件宽厚比b/t=40~70,构件长细比λ=45~79,偏心距ex=ey=20~45 mm范围内,美国规范ANSI/AISC 360-16对较大长细比(λ=79)和Q690D钢较小宽厚比(b/t=40)试件的计算结果偏于保守;欧洲规范BS EN 1993-1-1对较小板件宽厚比(b/t=40)试件的计算结果偏于保守,对其余试件是安全的;使用新提出的有效屈服强度法所得到的计算结果和试验结果吻合良好;新提出的有效截面法对大部分试件的计算结果偏于保守。

冷弯薄壁卷边槽钢梁相关屈曲稳定性能

采用有限条软件CUFSM和有限元软件ABAQUS分别对Q355钢冷弯薄壁卷边槽钢梁进行弹性屈曲应力比值与极限承载力研究,极限承载力随畸变屈曲应力与局部屈曲应力比值fcrd/fcrl的增加而减小,二者呈反比例关系。

双卷边不等肢角钢柱局部相关屈曲分析

通过对双卷边不等肢角钢柱进行了有限元模拟分析,与中英规范比较,得出可以用于理论计算的建议公式。所建有限元模型,通过与已有文献进行对比分析,结果表明该模型精确度可以满足分析的需要,通过该双卷边不等肢角钢柱的有限元分析,得出板件相对尺寸、板件宽度对其局部稳定承载力的影响,规范中关于板件屈曲不同类型的相邻板件共同影响影响下的计算没有明确的规定,针对均匀压力下,得到在一定条件下的通用计算公式,可供规范修订时参考。

高强等边角钢轴压杆局部-整体相关屈曲分析

采用ANSYS有限元软件,考虑初始缺陷和双重非线性,对25根高强等边角钢轴压杆的局部-整体相关屈曲进行了数值分析,得到其局部-整体相关屈曲的极限承载力。分析了不同的肢件宽厚比及屈服强度对局部-整体相关屈曲的极限承载力的影响,利用相关屈曲法推导了高强等边角钢轴压杆的相关屈曲建议公式。分析结果表明:相关屈曲建议公式具有合理性,可为今后的工程设计提供参考。

H形截面压弯钢构件板组弹塑性相关屈曲分析

建立轴压力和水平荷载作用下焊接H形截面钢构件有限元分析模型以模拟板组弹塑性相关屈曲性能,改变轴压比、翼缘宽厚比、腹板高厚比及翼缘-腹板厚度比等参数,进行一系列非特厚实截面钢构件弹塑性局部相关屈曲非线性有限元分析,获得一系列极限弯矩比与这些参数的相关曲线,表明极限弯矩比随轴压比和翼缘宽厚比增大而明显降低.得到精度较高的正则化极限弯矩比拟合公式,基于整体和局部等稳原则导出板组容许宽厚比相关曲线.在某些条件下,钢结构设计规范的翼缘和腹板宽厚比限值可能超出容许宽厚比相关曲线限定的参数范围.

薄壁柱相关屈曲分析的混合有限元模型

提出了一种用于薄壁柱局部屈曲与整体屈曲相互作用问题的新的分析模型──混合有限元模型，模型特平面壳单元、杆单元和线单元联合应用于薄壁柱的非线性反应分析，考虑了柱子的各种初始缺陷的影响．计算分析表明，文中提出的分析模型精确、高效，并且具有广泛的适用性．

Q460高强度钢焊接工字形截面压弯构件局部和整体弯扭相关屈曲有限元分析

采用有限元法分析了高厚比超限的Q460钢焊接工字形截面压弯构件局部和整体弯扭相关屈曲的极限承载力,研究了腹板高厚比、翼缘宽厚比、构件长细比和荷载相对偏心率对其相关屈曲承载力的影响,提出了Q460钢焊接工字形截面压弯构件的局部和整体弯扭相关屈曲极限承载力修正计算公式。研究表明:有限元模型能够较好地模拟焊接工字形截面压弯构件局部和整体弯扭相关屈曲极限承载力;腹板高厚比、翼缘宽厚比、构件长细比及荷载相对偏心率增大均会导致构件无量纲化极限承载力降低;基于《钢结构设计规范》(报批稿)GB 50017提出的修正公式计算值与有限元计算值吻合较好。

Ⅰ形轴压构件中板件的相关屈曲及宽厚比

采用有限条法分析了Ⅰ形轴心受压构件中翼缘和腹板的相关屈曲 ,推导了翼缘和腹板的宽厚比限值公式。分析中考虑了屈曲系数的变化以及残余应力、初弯曲等的影响 ,在弹塑性阶段采用了有效模量。最后 ,讨论了现行规范GBJ17—

考虑相关屈曲的轴压铝合金板件有效截面计算

根据板件屈曲微分方程的Levy解,建立了受压箱形截面及槽形截面的弹性相关屈曲理论,给出了相邻板件约束系数的计算式。在现行欧洲铝合金结构设计规范Eurocode 9关于加劲板件及非加劲板件有效截面计算的基础上,通过引入约束系数考虑了相临板件间约束作用对截面承载力的影响,从而进一步完善了铝合金受压板件的局部稳定设计理论。应用非线性有限元软件计算了均匀受压箱形截面及槽形截面铝合金短柱的极限承载力,并与建议方法作了比较。分析表明,受压板件发生局部屈曲时确实存在板组效应,且采用文中提出的计算方法得出的结果在大多数情况下是偏于安全的。

波纹钢屋盖结构板件相关屈曲的试验研究与分析

拱型波纹钢屋盖结构的受力机理异常复杂,波纹、加工制作过程中产生的变形和残余应力等初始缺陷在理论分析中很难精确定量描述。论文对波纹钢屋盖结构梯形截面板组进行了轴心和偏心压力作用下稳定承载能力的试验研究,并与理论结果进行了比较分析,试验与理论结果吻合较好。试验结果表明波纹板组具有较高的局部屈曲承载能力,但几乎无屈曲后承载能力,与平板板组屈曲特性相比有显著差异。

柱段试验与钢压杆的局部-整体相关屈曲

首先介绍了柱段试验的功能和注意事项,强调它不同于短柱试验的特点。其次分析柱段试验提供数据的利用。试验既可显示残余压应力的峰值,也可给出在板件相互约束条件下的局部屈曲稳定系数。对于板件宽厚比超限的柱段,现行的杆件屈曲后强度计算方法给出的承载力高于试验值,应该视为正常现象,否则将不适用于实际应用的压杆。改变这类状况的方法不是对系数取值的修改,而是需要把有效屈服强度系数和杆件长度相联系。最后提出宽厚比超限压杆的相关屈曲法。和试验资料进行对比表明此法比有效屈服点法或有效截面法有很大改进,可以推荐应用于工程设计。

角钢轴压构件畸变与局部相关屈曲分析

采用ANSYS有限元软件,对冷弯薄壁加劲卷边角钢轴压构件的畸变与局部相关屈曲性能进行模拟分析。研究不同卷边宽度对构件的屈曲模式及临界荷载的影响,以及不同厚度对构件的畸变与局部相关屈曲临界荷载及经济系数的影响。结果表明:卷边宽度对构件的屈曲模式及临界荷载有较大影响,对比不同卷边宽度下各构件的临界荷载值,得出卷边宽度与肢长比在6/25左右较合理;板件厚度对于畸变与局部相关屈曲临界荷载有较大的影响,对比不同板件厚度下各构件经济系数的变化,得出板件厚度与肢长比在7/150左右较合理。

冷弯薄壁型钢拼合工字形截面柱畸变屈曲及相关屈曲轴压性能试验与直接强度法研究

为了研究冷弯薄壁型钢拼合工字形截面柱畸变屈曲及相关屈曲性能和完善直接强度法,对56根不同横截面和长细比的LG550冷弯薄壁型钢拼合工字形截面柱进行了轴压试验。试验结果表明:拼合工字形截面轴压试件表现为畸变和局部相关屈曲以及畸变、局部和整体相关屈曲两种破坏模式。对于发生畸变和局部相关屈曲试件,长细比对其承载力影响较小;但对于板件宽厚比相对较小、长细比较大发生畸变、局部和整体相关屈曲的试件,其极限承载力和刚度随长细比的增大逐渐降低。螺钉间距和端部螺钉群对其承载力影响较小。螺钉连接可满足各肢协同工作要求。采用ABAQUS有限元程序对试验进行了模拟,模拟结果与试验结果吻合良好,验证了有限元分析此类拼合试件的可行性。进而采用验证的有限元模型对该类拼合柱轴压性能的影响因素(长细比、螺钉间距、端部螺钉群)进行分析,结果表明长细比对拼合工字形截面柱轴压性能影响较大;螺钉间距小于450 mm后对承载力影响较小;端部螺钉群对短柱影响较小,对长柱有一定的影响;当拼合柱螺钉间距较大时,端部螺钉群对其承载力影响较大。最后提出了冷弯薄壁型钢拼合工字形截面柱的直接强度法修正公式,并利用试验结果验证了其准确性和可行性。

冷弯型钢板件相关屈曲和极限承载力

冷弯型钢板件相关屈曲的精确计算十分复杂。本文基于盈亏相抵的概念导出板件约束系数的近似计算公式,比已有公式简便。经过矩形管短柱试验数据的分析,加上其他截面的现成资料,可知板件在屈曲后仍然存在相关性,确定受压极限承载力时应该计及这种相关性。

初始缺陷对冷弯薄壁卷边槽钢梁局部相关屈曲的影响

本文根据含有初始几何缺陷的大挠度非线性Ｍａｒｇｕｅｒｒｅ方程，采用Ｇａｒｌｅｒｋｉｎ变分法，对受弯卷边槽钢板组的局部相关屈曲及初始几何缺陷对其局部相关屈曲的影响作了理论分析 。，并提出了考虑初始几何缺陷的临界屈曲计算公式。

钢异形柱弯扭相关屈曲研究

用弹性薄壁柱理论,推导了开口任意截面柱弯扭屈曲相关方程,并由此简化到单轴对称截面、双轴对称截面经典方程。进而研究了L形柱轴向受压的承载力即φ-λ曲线,以便工程设计应用。

基于ECBL理论的冷弯薄壁型钢柱相关屈曲研究

为研究冷弯薄壁型钢柱的相关屈曲,介绍了一种分析柱构件相关屈曲的方法——临界分叉荷载侵蚀理论(ECBL理论)。该方法考虑了试件在截面屈曲(局部屈曲或畸变屈曲)和整体屈曲(弯曲屈曲、扭转屈曲或弯扭屈曲)相互作用下的稳定极限承载力,通过评估、量化构件的侵蚀因子和缺陷因子使Ayrton-Perry方程表示的屈曲曲线适用于冷弯薄壁型钢构件的相关屈曲分析。利用此理论对我国既有的部分冷弯薄壁型钢柱试验数据和有限元分析结果进行了处理,提出了对应的相关屈曲曲线。

受弯的冷弯卷边槽钢畸变屈曲强度和其相关屈曲承载力

受弯的冷弯薄壁卷边槽钢基本上有板件局部屈曲,截面畸变屈曲和构件弯扭屈曲三种屈曲模式,随后有它们之间的相关屈曲。由于畸变屈曲模式对缺陷的敏感度高,因此其屈曲后强度提高的幅度远低于局部屈曲模式。但是与局部屈曲模式相比,畸变屈曲模式抵抗破坏的能力却很强。可以用有限单元法计算受弯卷边槽钢截面的畸变屈曲强度。本文介绍了澳大利亚-新西兰标准AS/NZS4600-2005,用手算法计算受弯卷边槽钢截面的弹性畸变屈曲应力,並用直接强度法计算其相关的屈曲承载力。

开孔冷弯薄壁型钢柱局部-畸变相关屈曲稳定性能研究

为研究腹板开孔冷弯薄壁型钢柱在局部-畸变相关屈曲作用下的受压稳定性能,采用有限元软件对已有试验结果进行数值模拟,研究了孔洞的存在及相应孔径变化对构件极限承载力及屈曲失效模式的影响。结果表明:孔洞的存在破坏了结构的几何连续性,导致极限承载力降低;孔径的增大会使屈曲失效模式发生改变,部分构件还出现了孔径增大而承载力略有上升的现象。

焊接H形截面钢柱板组弹塑性相关屈曲和容许宽厚比

建立了竖向轴压力和单调水平荷载作用下焊接H形截面悬臂钢柱板组弹塑性相关屈曲的有限元分析模型,通过改变轴压比、翼缘宽厚比、腹板高厚比及翼缘-腹板厚度比等参数,对非特厚实截面钢柱进行几何非线性和材料非线性有限元分析.然后,基于分析结果,利用最小相对误差拟合法得到极限弯矩比的实用计算公式.最后,基于整体-局部等稳原则导出板组容许宽厚比相关曲线方程,并通过算例对容许宽厚比相关曲线与钢结构设计规范的翼缘和腹板宽厚比限值曲线进行比较.结果表明:构件长细比较小时,规范规定的翼缘和腹板宽厚比限值可能超出容许宽厚比相关曲线限定的范围;翼缘宽厚比与腹板高厚比限值相关,并且两者均随轴压比、翼缘-腹板厚度比、构件长细比、塑性发展系数的变化而变化.