单轴对称工字形钢吊车梁截面的优化设计

概述钢吊车梁设计时,通常采用双轴对称工字型钢吊车梁,这样做,下翼缘钢板强度往往不能充分发挥作用,近二十年来,对上翼缘加宽的单轴对称工字型钢梁逐步被肯定。

单轴对称工字形截面悬臂钢梁在横向荷载作用下的整体稳定性研究

考虑自由端作用集中荷载(分别作用于上翼缘、下翼缘)的横向荷载情况,运用有限元程序,对单轴对称工字形截面悬臂钢梁的整体稳定性进行分析,得到悬臂梁弯扭屈曲的临界荷载,并在系列分析的基础上,提出悬臂梁的等效弯矩系数βb、弹性整体稳定系数φb和弹塑性整体稳定系数φb′的计算公式。

残余应力对单轴对称工字梁稳定承载力的影响

对单轴对称工字形悬伸梁、连续梁进行整体稳定试验前,通过截面法测量了截面中的残余应力分布.根据测量结果和简化分布模型,编写了能描述残余应力大小和分布的ANSYS初应力文件,在非线性分析中以此来考虑残余应力对构件整体稳定性的影响.通过比较试验和有限元分析结果发现,考虑残余应力所得的计算结果与试验结果吻合良好,不考虑残余应力所得到的极限荷载与试验值差别较大.试验结果表明:当梁截面中的窄翼缘尺寸较小时,翼缘中残余应力以受拉为主,其端部残余压应力较小,焊接残余应力对单轴对称工字形悬伸梁和连续梁的整体稳定承载力影响很大,主要是提高作用,有限元计算时应该考虑残余应力.对比分析结果表明,文中所用的残余应力分布模型能够模拟试验梁的真实情况.

基于ANSYS的单轴对称焊接工字形截面残余应力分析

采用ANSYS软件对单轴对称焊接工字形截面的纵向残余应力进行了三维数值模拟,将生热率和"生死单元"技术相结合有效模拟了焊缝金属的熔化、填充和凝固过程。分析时取冷却至70℃时得到的应力为焊接残余应力,研究了翼缘宽厚比对纵向残余应力分布的影响。研究表明:截面上残余拉应力峰值均达到fy;宽、窄翼缘上的残余压应力峰值分别约为0.4fy、0.3fy;腹板残余应力分布曲线呈梯形,靠近宽翼缘一侧和靠近窄翼缘一侧腹板上的残余压应力峰值分别约为0.4fy、0.3fy;随着翼缘宽厚比逐渐减小,宽、窄翼缘和腹板的残余应力峰值逐渐减小,受拉区的分布宽度有增大的趋势。

单轴对称焊接工字形截面残余应力试验研究

为了研究单轴对称焊接工字形截面残余应力分布规律,采用盲孔法对15个单轴对称工字形截面试件进行了试验研究,得到了不同试件全截面纵向残余应力分布,研究了腹板高厚比、翼缘宽厚比、翼缘宽度、施焊顺序等对残余应力的影响。试验结果表明:残余压应力数值与截面尺寸直接相关,残余拉应力数值受截面尺寸影响较小;腹板中靠近宽翼缘一侧的残余压应力峰值大于靠近窄翼缘一侧的压应力峰值;翼缘宽度增大时,分布于所在翼缘和腹板的残余压应力减小;施焊顺序对翼缘上的残余应力及腹板上的残余拉应力峰值有一定影响,而腹板上的残余压应力没有明显变化。基于试验结果,提出了适用于单轴对称焊接工字形截面的残余应力分布模型,该模型能够较准确反映各种因素的影响。

单伸臂梁和双跨连续梁的整体稳定性能分析

利用ANSYS有限元程序对单轴对称工字形单伸臂梁和双跨连续梁整体稳定试验进行了有限元模拟。分析中考虑了材料非线性、初始几何缺陷及残余应力的影响,提出了合理的有限元分析模型与网格划分密度,分析结果与试验结果吻合较好。研究表明,截面类型、荷载作用位置、加荷比例以及梁段的跨度比对构件的稳定承载力影响显著,焊接残余应力对构件的整体稳定承载力影响不可忽视。采用有限元模型能够有效地模拟构件的实际受力状态,可以用来进行大量的参数分析,从而取代复杂的物理试验。