卷边翼缘工形截面构件在轴心压力作用下的稳定承载力研究

与普通工形截面比较,卷边工形截面构件由于卷边的存在增强了翼缘的抗压屈曲能力,进而提高了截面的承载效率,是一种新型的薄壁截面构件。采用大挠度弹塑性板壳有限元分析方珐,对卷边工形构件在轴心压力作用下的稳定承载性能进行了研究。在考虑构件与板件几何初始缺陷和截面残余应力的情况下,研究了卷边工形截面参数(截面宽高比、腹板高厚比、翼缘宽厚比)与构件长细比的变化对轴心压力构件稳定承载性能的影响。最后,在大量数值分析结果的基础上,归纳总结出了卷边工形构件在轴向压力作用下的稳定承载力设计公式。

卷边翼缘工形构件在压弯荷载作用下的稳定承载力设计理论

卷边工形截面构件作为一种高效型材,在弯矩与轴力共同作用下的破坏模型常常是伴随板件局部屈曲的整体失稳。利用板壳有限单元法,研究卷边工形截面构件在板件局部屈曲下的构件整体稳定承载力,建立其稳定承载力设计公式。首先,通过设计大量算例,研究了截面宽高比、腹板高厚比、翼缘宽厚比等截面参数对短柱承载性能的影响,其中考虑了板组之间屈曲的相关作用,获得了考虑板组局部屈曲特性的短柱稳定承载力相关公式。在短柱板件局部失稳承载力研究的基础上,计入构件长细比对长柱面内和面外稳定承载性能的影响,通过数值分析建立了卷边工形构件在压弯荷载作用下的稳定承载力设计公式。

卷边翼缘工形构件稳定性能及经济性能分析

以卷边工形构件和普通工形构件为研究对象,从稳定性能和经济性能两方面进行对比。首先,分析二者屈曲形式的异同,并通过对比二者腹板和翼缘的屈曲系数来反映二者稳定性能的差异。然后,基于弹塑性范围内的稳定承载力有限元分析,从两方面入手对二者的经济性能进行研究:一是用钢量相同,比较二者的承载力;二是承载力相同,比较二者的用钢量。研究结果表明:卷边工形构件是一种较工形构件更为经济高效的型材。