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。

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。

冷轧带钢整体和局部屈曲及后屈曲的有限元分析

采用通用的有限元分析软件ANSYS，建立了冷轧宽薄板二维有限元模型，分析计算在不同应力形式下，不同宽厚比的带村屈曲失稳特性及后屈曲变形路径．基于该计算结果建立的板形控制目标已在现场调试通过，实践证明它的效果良好．

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。

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。

单轴对称薄壁钢压柱局部和整体相关作用

通过27根剖分T型钢压杆试验,借助通用有限元软件对单轴对称钢压杆的整体与局部相关屈曲做了计算分析,分析时考虑了残余应力、几何和材料的非线性等因素的影响.分析结果表明,畸变变形不容忽视,整体分析时应考虑局部屈曲和畸变屈曲的影响,三者不宜分开考虑.按照等稳定原则设计,薄壁构件对初始缺陷较为敏感,整体和局部相关作用明显.

压电效应对软基体上压电薄膜局部和整体屈曲的影响

附于预拉伸软基体上的弹性薄膜会发生局部屈曲,将这一特性应用于微纳米系统,可以发明新的可延展性电子器件.通过变分法推导了压电薄膜/软弹性基板复合系统的控制方程,分析了基体预拉伸情况下的压电薄膜/基体复合系统的整体屈曲机制.进一步研究了局部屈曲和整体屈曲的转换现象,得到了2种屈曲模式临界条件的解析解.结果发现,薄膜材料的压电效应对整体屈曲和局部屈曲2种屈曲模式的临界条件都具有不可忽略的影响,压电薄膜系统比弹性薄膜系统具有更高的刚度和更好的稳定性.

内芯板件局部屈曲幅值对耗能型防屈曲支撑滞回性能的影响

耗能型防屈曲支撑的局部稳定性是此类支撑设计的一个关键问题,然而以往研究只针对约束构件给出了相关设计方法,而并没有针对支撑内芯给出相关设计要求。基于此,本文对5根全角钢防屈曲支撑进行了轴向加载低周往复试验,试件关键参数包括内芯板件的宽厚比以及内芯与约束构件之间的间隙。试验结果表明,当内芯板件宽厚比为8.5时,滞回曲线在1.4%的支撑轴向应变循环下出现明显的强度和刚度退化特征;内芯板件屈曲幅值与屈曲半波长的比值(屈曲幅值比)是影响耗能型防屈曲支撑的一个关键参数,分析表明,为确保饱满稳定的滞回性能,该比值不宜大于0.04;内芯板件局部屈曲后与约束构件所产生的接触作用限制了内芯整体构件高阶屈曲模态的发生。最后,针对角钢内芯板件与H型钢和焊接十字形内芯板件的相似性,对采用其余内芯构造形式的防屈曲支撑局部稳定性设计也给出了相关设计参考。

粮食堆场起重机支腿梁局部和整体稳定性研究

利用ANSYS软件提供的钢结构屈曲计算的特征值和非线性两种方法对带横向和纵向加强肋的受压四边简支薄板进行了局部失稳与整体失稳的计算,同时对起重机无加强肋和有加强肋的变截面箱形支腿梁进行了特征值和非线性分析,得到其失稳极限载荷及失稳形式,该变截面梁在不断增加的压力作用下将由局部屈曲发展到整体屈曲和结构初始缺陷对屈曲的影响趋势等结论.

波形钢腹板PC组合箱梁剪切屈曲性能研究

研究目的:波形钢腹板预应力箱梁中波形板处于纯剪受力状态,波形钢腹板的抗剪承载力由截面的剪切屈曲强度控制。本文采用一致缺陷模态法进行波形钢腹板缺陷模拟,并计入材料非线性和几何非线性,在此基础上研究波纹形状、腹板整体外形尺寸对波形钢腹板剪切屈曲极限承载力和屈曲模态的影响,为相关桥梁的计算提供一定的参考。研究结论:通过对比理论公式及模型分析结果,得出了波形钢腹板随板厚、波高、斜板倾角、直板段宽度及梁高等的变化趋势。

异形截面轴心受压铝合金构件屈曲性能试验研究

采用试验与数值模拟相结合的方法,研究了异形截面铝合金受压杆件的屈曲破坏模态和屈曲承载力问题,并将试验结果、数值模拟结果以及《铝合金结构设计规范》中相关公式的计算结果进行了对比。结果表明,数值模拟结果与试验结构吻合较好,证明了有限元模型的正确性,并可采用该模型进行异形截面铝合金构件屈曲性能参数分析;规范所研究异形截面铝合金构件没有区分屈曲破坏类型的影响,屈曲承载力的计算结果偏小。

冷弯薄壁型钢构件畸变屈曲研究现状

冷弯薄壁型钢开口截面构件受力过程中除出现局部屈曲和整体屈曲外,还可能出现另外一种畸变屈曲模式,畸变屈曲以及其与局部屈曲、整体屈曲的相关作用会降低构件的极限承载力,改变构件的受力性能。介绍了畸变屈曲的特点和性能,总结了国内外冷弯薄壁型钢构件畸变屈曲试验与理论研究成果,并对北美规范、澳洲规范、欧洲规范、英国规范以及我国规范关于畸变屈曲的设计计算方法进行了归纳介绍,最后在分析的基础上总结了畸变屈曲研究目前尚需解决的问题。

螺溪洲大桥非标准梁架桥机稳定性分析

非标准梁在吊装作业时,其吊点布局与标准梁存在显著差异,这一差异直接导致了架桥机的受力分布及潜在的最薄弱受力点的变化。为了确保架桥机在吊装过程中的安全性,需对架桥机的受力特点进行分析,并针对其最不利受力位置给出对应的局部加强方案。以螺溪洲大桥项目起吊35 m非标准梁为实际工程背景,采用Midas Civil软件进行有限元分析,对吊装过程中不同工况下架桥机的受力状态进行了数值模拟,通过分析架桥机主梁挠度与应力进而确定其最不利荷载工况。同时,天车在横梁上移动时横向无约束,这可能导致架桥机在偏载情况下发生侧向失稳,因而还需分析其在最不利工况下的整体屈曲强度与局部稳定性。结果表明:在最不利荷载作用下,架桥机主梁的最大应力为140.4 MPa,最大竖向变形为44.4 mm,相较于吊装32 m标准梁体时,其最大竖向变形增幅约12%,最大应力增幅约8%;架桥机整体安全稳定系数为12.8,局部稳定系数远小于整体安全稳定系数。为确保架桥机腹杆的局部稳定性,应对中间区段增设腹杆进行局部加强设计,防止腹杆发生局部屈曲失稳。

波形钢腹板剪切屈曲分析

波形钢腹板组合箱梁最显著的受力特点是:混凝土顶底板抗弯,波形钢腹板抗剪。该文介绍了美国Hamilton教授的剪切屈曲试验情况,并对试验梁进行了弹塑性局部屈曲和整体屈曲有限元分析;采用小挠度线性理论,将局部屈曲和整体屈曲板件分别比拟成四边受剪的矩形板和正交异性板,推导了各自的临界剪应力计算公式。理论分析值与试验结果、空间有限元计算值吻合较好,说明该文的理论公式可以在设计中应用。

波形钢腹板剪切屈曲强度研究

波形钢板具有独特的力学性能,为了解其作为桥梁结构腹板时的抗剪性能,文章从理论上探讨了波形钢腹板的剪切屈曲问题,并建立波形钢腹板的剪切屈曲有限元分析模型,对波形钢腹板剪切屈曲强度进行了研究,同时将理论计算和有限元计算结果进行对比分析。结果表明:不同参数的波形腹板具有整体屈曲和局部屈曲两种破坏形态,有限元计算结果与试验值吻合良好,波形腹板剪切理论计算结果偏于安全。

冷弯型钢受弯构件非弹性屈曲试验

对名义厚度为2mm的30根冷弯薄壁型钢卷边槽形截面受弯构件进行非弹性屈曲试验研究,为了保证试件在非弹性阶段屈曲,试件整体弯曲屈曲应力大于三倍的材料屈服强度。试验结果表明冷弯薄壁型钢受弯构件在非弹性阶段会出现板件的局部屈曲以及构件的整体屈曲相关作用,我国现行规范《冷弯薄壁型钢结构技术规范》计算受弯构件在非弹性阶段的承载力过于保守,需对冷弯薄壁型钢受弯构件非弹性阶段承载力计算方法进行修正。

卷边槽钢开孔轴压构件弹性屈曲荷载

采用理论和有限元方法分析腹板开孔冷弯薄壁型钢截面轴压构件弹性整体弯曲失稳、弹性畸变屈曲以及弹性局部屈曲的受力性能以及屈曲荷载。在理论分析的基础上提出了计算腹板开孔卷边槽形截面构件弹性整体弯曲失稳、弹性畸变屈曲以及弹性局部屈曲荷载的近似简化方法,简化方法计算结果与有限元分析结果对比表现出较高的精度,表明建议弹性屈曲荷载计算方法可用于开孔构件整体稳定承载力以及屈曲稳定系数的计算,能够代替复杂的有限元方法进行开孔构件弹性屈曲荷载的简化计算,易于用于工程设计。

钢柱受压失稳屈曲的力学性能一般研究

对钢框架结构体系中的轴心受压构件进行失稳屈曲分析,以钢柱为例,进行ABAQUS有限元建模,并得出在不同特征值下的力学屈曲模型形式,并用理论知识来探究钢柱轴心受压构件的失稳屈曲机理,主要是从整体稳定性以及局部稳定性两个大的方面进行理论计算阐述分析,同样也简单的介绍了一下轴心受压构件的强度、刚度计算理论,其中整体稳定性问题研究主要是弯曲屈曲、扭转屈曲、弯扭屈曲三个屈曲形式的稳定性研究,局部失稳主要研究的是实腹式轴心受压柱的局部稳定性相关计算理论。

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。

关于大型圆筒库的屈曲问题

编辑先生: 我是《结构工程师》的热心读者,贵刊曾经在工作方面给过我不少启发,所以当我现在在工作上遇到疑难问题时,自然又想到了你们。我将接受一项圆筒仓的设计任务,由于初次接受这类项目,胸中无数,能否请你们介绍有关的内容,如受力分析、结构的稳定计算的方法等。由于工作紧迫,望能尽快得到答复。