预应力撑杆构件交互屈曲与承载力智能估计方法

预应力撑杆构件造型优美、省材高效,但由于其柔度较大,易产生多个屈曲模态交互耦合即“交互屈曲”模式的破坏,且交互屈曲对其极限承载力、屈曲性能影响显著。研究了交互屈曲对预应力对称、不对称撑杆构件在轴压、压弯作用下屈曲性能、极限承载力的影响,并据此采用基于回归算法的人工神经网络(ANN)建立了其极限承载力估计模型。研究结果表明,对于预应力撑杆构件,模态交互易造成不稳定后屈曲,且对其极限承载力有显著的削弱效应;该削弱效应是否会产生影响由结构几何参数与参与交互的模态屈曲荷载决定,其削弱程度受结构撑杆不对称性、预应力水平影响;所建立的极限承载力ANN预测模型可考虑交互屈曲的影响,且准确、可靠、适用范围广泛。研究可为后续开发预应力撑杆构件智能设计软件平台提供基础,满足工程设计的需求。

屈曲交互作用下焊接截面柱的抗压试验

对焊接H形和槽形截面的柱进行了一系列压力试验,这些柱采用厚度为6·0 mm,名义屈服应力为240 MPa的软钢板制成。从理论上和试验中对这些受压构件在非线性局部和整体屈曲交互作用下的极限强度和性能进行了研究。压力试验表明,局部和整体屈曲交互面对薄壁焊接钢柱截面有较大的负面影响。近期发展起来的DSM方法,对冷加工钢截面的设计,可作为有效宽度法的备选方法,最近已由NAS( AISI ,2004)提出,并由焊接钢截面的试验结果进行了校验。证明了当局部屈曲和弯曲同时或者近乎同时发生时,可采用直接强度法预测焊接截面的极限强度。

Q420焊接圆管轴压下的相互屈曲

本文建立了考虑残余应力、局部和整体几何缺陷的高强度钢Q420(屈服强度420 MPa)圆管的有限元模型(FE模型),并对现有试验数据进行了验证。通过参数分析得出,残余应力导致的极限承载力降低高达11.8%。当长细比大于25时,整体几何缺陷的影响比局部几何缺陷的影响更大,导致极限承载力降低约11.5%。通过对破坏过程的跟踪,发现在加载初期,柱的变形主要表现为整体弯曲。当荷载接近极限荷载时,发生局部屈曲,承载力迅速下降。为了防止局部屈曲,确定了D/t极限值27,并提出长细比λl极限值40用来区分是否发生局部屈曲。根据有限元模型分析结果和试验数据,评估了ASCE48-05和AS4100在局部屈曲抗力方面的适用性。在延续短柱计算结果的基础上,提出采用DSM中Eurocode3中整体屈曲因子φ的曲线a估算Q420圆管轴压交互屈曲阻力。

结构轴力-扭转屈曲变形中的精确动力刚度

在结构力学的分析中,提出一个动态的轴向-扭转屈曲理论。考虑轴力和扭矩引起的二阶效应,给出固定的自然边界弯矩和力,以确保互等定理中动力刚度矩阵的对称性。在第一次幂级数展开时就包括了精确的动力刚度矩阵,可以很方便地对广义分布的轴力进行分析。结果指出:由于收敛的问题,可能无法对非均匀截面进行有效分析。同时对由于振动频率、轴向力和扭矩引起的交互式图表也进行了详细的研究。