螺栓连接波纹腹板钢梁疲劳性能试验与分析

对2根螺栓连接波纹腹板钢梁试件进行疲劳试验研究,获得了钢梁试件的疲劳性能指标以及失效破坏形态,分析了钢梁截面的应力分布以及循环荷载作用下的应力和刚度变化。汇总现有的焊接波纹腹板钢梁疲劳试验结果,比较分析了焊接钢梁与螺栓连接钢梁的疲劳寿命差异。采用有限元软件ABAQUS建立了螺栓连接波纹腹板钢梁的精细数值模型,根据疲劳试验结果验证了数值模型的准确性。利用经验证的数值模型,对疲劳破坏位置附近的应力分布进行有限元分析,结果表明螺栓孔边应力集中是疲劳裂纹萌生和引发疲劳破坏的主要原因。基于有限元分析结果,利用FE-Safe软件对螺栓连接波纹腹板钢梁试件的疲劳寿命进行分析,计算得到的疲劳寿命和疲劳破坏位置与试验结果吻合良好。

波纹腹板钢梁及节点的研究现状及展望

波纹腹板钢梁以波纹钢板为腹板,腹板所具有的波形可以代替加劲肋的使用,避免各类加劲肋的复杂设计及焊接费时费料等问题。波纹腹板钢梁具有较大的抗剪屈曲荷载和较大的面外抗弯刚度,对于结构跨度越大的建筑,越能体现波纹腹板构件高承载力与节约材料的优点。针对波纹腹板钢梁的特点,结合国内外学者的研究成果,梳理总结了波纹腹板钢梁的发展进程,在已有研究的基础上指出目前存在的问题,对未来创新研究进行思考与探索。

火灾高温作用下波纹腹板钢梁剪切屈曲系数研究

波纹腹板钢梁具有优良的抗剪切性能,在常温条件下,它的剪切屈曲模式通常有3种:局部剪切屈曲、总体剪切屈曲和相关剪切屈曲。根据火灾燃烧不同时刻波纹腹板钢梁的温度变化,考虑火灾高温对结构钢材料性能的影响,研究了波纹腹板钢梁在火灾高温作用下的3种剪切屈服模式,给出了高温下波纹腹板钢梁临界剪切屈曲应力和剪切屈曲系数的计算表达式,分析了其随火灾温度的变化趋势,提出在进行火灾高温作用下的波纹腹板钢梁的力学性能分析时,应首先根据钢梁剪切屈曲系数的变化,准确判断其在火灾燃烧不同阶段所处的受力状态,从而使火灾高温下波纹腹板钢梁的受力分析更加精确合理。

火灾中的波纹腹板钢梁弹性剪切屈曲分析

根据火灾不同时刻波纹腹板钢梁温度的变化,考虑火灾高温对结构弹性模量的影响,分析了火灾高温作用下波纹腹板钢梁的三种不同剪切屈曲模式和弹性屈曲临界应力的变化,给出了火灾高温作用下波纹腹板钢梁的局部剪切弹性临界屈曲应力、总体屈曲模式的弹性临界屈曲应力、弹性相关屈曲的临界应力的计算表达式,算例分析表明:火灾高温对波纹腹板钢梁的弹性剪切临界屈曲应力的变化有着显著的影响。

波纹腹板钢梁的受力性能

普通工字形钢梁由于腹板厚度较薄发生局部失稳,使腹板的稳定承载力降低。为了解决这个问题,国内外研究人员提出了一种改进形式:波纹腹板钢梁。理论研究与工程实践证明了波纹腹板钢梁有着明显的经济效益。结合国内外研究成果,介绍和分析了波纹腹板钢梁的受力性能,包括受剪性能和受弯性能,并提出了相关的设计建议。

梯形波纹腹板钢梁弹性抗弯强度计算分析

梯形波纹腹板钢梁存在翼缘横向弯矩。在梯形波纹腹板钢梁弹性抗弯强度计算中,现行中国相关规程没有考虑翼缘横向弯矩的影响,其合理性值得研究。运用ANSYS有限元软件计算梯形波纹腹板钢梁翼缘弹性正应力,在正应力与弯矩分析基础上,得到翼缘横向弯矩对梯形波纹腹板钢梁弹性抗弯强度影响值。开展了对多个试件(包含中国相关规程推荐的波形试件)的计算,结果表明:翼缘横向弯矩对不同波形试件弹性抗弯强度存在不同程度的影响,若忽视翼缘横向弯矩,则计算偏于不安全。

梯形波纹腹板钢梁有限元优化分析

梯形波纹腹板钢梁应用广泛,由于存在"手风琴效应",剪力与弯矩主要分别由腹板和翼缘承担.与平腹板钢梁相比,梯形波纹腹板钢梁的抗剪承载力相对较高,波纹腹板设计参数较多,其计算也相对复杂,多个设计参数的选择涉及优化问题,本文运用ANSYS有限元对梯形波纹腹板钢梁进行优化分析,实现以较少材料保证钢梁具备相应弹性承载力的目的.在此基础上,开展梯形波纹腹板钢梁和平腹板钢梁的优化计算对比,揭示梯形波纹腹板钢梁弹性承载特点,可为梯形波纹腹板简支钢梁的优化分析提供参考.

梯形波纹腹板钢梁翼缘弹性正应力有限元分析

梯形波纹腹板钢梁应用广泛,由于存在"手风琴效应",剪力与弯矩主要分别由腹板和翼缘承担.本文运用ANSYS有限元计算分析翼缘弹性正应力,计算表明腹板对翼缘弹性正应力具有一定影响,揭示了翼缘和腹板在共同抵抗外荷载方面的关联性,而"手风琴效应"实质是对腹板的抗弯刚度以及截面翼缘横向弯矩的忽视.本文可为梯形波纹腹板简支钢梁的深入分析提供参考.

梯形波纹腹板钢梁设计参数有限元优化分析

梯形波纹腹板钢梁应用广泛,运用ANSYS有限元对梯形波纹腹板钢梁进行弹性优化分析,得到不同荷载大小以及跨度条件下的钢梁优化解.对钢梁优化解开展参数分析,研究各个设计参数与钢梁荷载、钢梁跨度的相关关系.通过分析,提出从材料利用角度而言,梯形波纹腹板钢梁适于承受较大跨中荷载.可为梯形波纹腹板简支钢梁的设计计算提供参考.

波纹腹板钢梁承载力影响因素研究综述

国内外学者从波纹腹板钢梁的受力机理出发,用有限元软件分析波纹腹板钢梁计算模型在各种影响因素作用下的极限承载力,总结出各种因素对其极限承载力的影响。在总结前人对此类构件研究的基础上,重点介绍了腹板波纹几何参数等因素对梁屈曲承载力的影响,综合考虑各种影响因素,通过模拟计算得到了屈曲荷载较高的波纹腹板钢梁模型。

波纹腹板钢梁柱弱轴方向半刚性连接节点滞回性能

对波纹腹板钢梁柱弱轴方向半刚性连接节点的抗震能力进行分析,借助ANSYS构建有限元模型,在此之上完成仿真操作,获得对应的滞回曲线以及相关的耗散系数。讨论了梁腹板高度及腹板厚度对连接节点滞回性能的影响。结果表明:在加载的初始时期,加载和卸载对应的曲线几乎完全相同,随着荷载数值的逐渐增加,弯矩和转角之间具有非常明显的非线性关系,滞回环面积逐渐变大,可是滞回环的对角线对应的斜率却逐渐变小,对应的连接节点的刚度逐渐变小;将节点的滞回性能作为衡量指标,发现腹板高度以及厚度对其产生的影响比较显著。

波纹腹板钢梁疲劳性能研究现状与未来发展思考

波纹腹板钢梁解决了高厚比大的钢梁腹板容易局部屈曲而需要焊接许多加劲肋的问题,但也带来了有别于平直腹板钢梁疲劳的问题,目前疲劳强度计算无设计标准可循,这源于腹板波形多样化、翼缘应力分布复杂、应力集中程度不一以及对疲劳性能缺乏认识等。综述了国内外有关波纹腹板钢梁疲劳性能的研究现状,总结存在的关键问题包括:研究过分依赖于疲劳试验,但试件数量太少,结果缺乏可靠性;分析方法传统且繁复;提出的疲劳设计方法针对特定的几何构造采用分类法,缺乏普适性等。对未来进一步的创新研究做了思考和探讨,建议在多尺度结构分析、基于概率断裂力学的随机疲劳分析、涵盖各种几何形状的波纹腹板钢梁基于热点应力概念的统一的疲劳强度设计新方法等方面开展研究。

梯形波纹腹板钢梁弹性局部剪切屈曲计算分析

与平腹板钢梁相比,梯形波纹腹板钢梁腹板局部剪切屈曲性能有所提高。弹性局部剪切屈曲是梯形波纹腹板钢梁设计计算基础,本文运用ANSYS有限元计算分析梯形波纹腹板钢梁弹性局部剪切屈曲,并与经典公式进行计算对比,发现经典公式计算值与ANSYS有限元计算结果存在较大偏差。由于存在"手风琴效应",腹板承担的弯矩相对较小,以致在腹板局部剪切屈曲计算中通常被忽视,这种方法是否适用于所有梯形波纹腹板钢梁及其所造成的计算偏差值得研究。本文从荷载条件、波折角大小、腹板尺寸以及翼缘尺寸等方面对影响梯形波纹腹板弹性局部剪切屈曲的因素进行计算分析。分析表明,上述影响因素与腹板弯矩相关,而腹板弯矩的存在将影响腹板弹性局部剪切屈曲。

梯形波纹腹板钢梁横向弯矩有限元分析

横向弯矩存在于梯形波纹腹板钢梁翼缘,在梯形波纹腹板钢梁弹性抗弯强度计算中,是否考虑翼缘横向弯矩的影响,涉及结构计算与设计的合理与安全。本文运用ANSYS有限元软件计算分析弹性范围内翼缘横向弯矩对梯形波纹腹板钢梁抗弯强度的影响,并对影响参数进行了论述。对有限元分析与理论公式进行了计算对比,两种方法的合理性得到相互论证。可运用上述两种计算方法确定是否在弹性抗弯强度计算中考虑翼缘横向弯矩的影响。

波纹腹板H型钢梁柱半刚性外伸端板连接性能研究

为研究波纹腹板H型钢梁柱半刚性外伸端板连接的性能,采用有限元软件ANSYS,对外伸端板连接进行单向静力加载模拟,得到弯矩-转角曲线和端板应力云图,分析连接受力特性;分别调整端板厚度和梁腹板高厚比,分析其对弯矩-转角曲线的影响。结果表明:随着弯矩的增加,弯矩-转角曲线由线性特征转变为非线性特征,连接刚度逐渐降低;端板厚度和梁腹板高厚比对连接的初始刚度及抗弯承载力均有显著的影响。

波纹腹板H型钢梁顶底角钢半刚性节点研究

运用有限元软件ANSYS对波纹腹板H型钢梁顶底角钢半刚性节点进行静力荷载下的数值模拟,分析不同角钢厚度和梁高对半刚性节点受力性能的影响。结果表明:增加角钢的厚度,节点的初始转动刚度和抗弯承载力呈增长的趋势,但随着进入塑性变形阶段其增幅逐渐减小,当角钢的厚度增加到一定的程度时,对节点的初始转动刚度和抗弯承载力影响不大;增加角钢的厚度,节点的延性会降低;增加梁截面高度可以有效的提高节点的初始转动刚度及抗弯承载能力。

梯形波纹腹板H型钢梁的静力分析

波纹腹板H型钢梁作为一种新型的受力构件,由于腹板的波折特点,它具有较高的抗剪承载能力和平面外稳定性。本文根据国内外学者研究的成果,简述了波纹腹板H型钢梁的理论受力特点,并运用ANSYS有限元软件,对波纹腹板H型钢梁进行了静力分析,得出了数值模拟和理论分析相符合的结论,为波纹腹板H型钢梁下一步更深入的研究,提供一些依据。

波纹钢腹板H型钢梁抗弯标准性能有限元分析

本文针对波纹钢腹板钢梁的受力特点对其抗弯性能进行有限元分析,得出在集中荷栽作用下应力及变形分布。

烟台潮水机场航站楼大跨度厚波纹腹板H型钢梁制作施工技术

波纹腹板H型钢梁与传统的平腹板H型钢梁相比,既满足功能又节重增效,在我国民用建筑钢结构中开始应用,并具有广泛的应用前景。波纹腹板采用无牵制模压制作技术,波形可调、截面高度可达3.5 m、波纹腹板厚度可达14 mm,比采用普通的模压法和冲压法成型,具有加工速度快、成型后腹板无残余应力、模压回弹值易控制及成型精度高的优点。

波纹腹板H型钢梁受弯承载力性能研究

为研究波纹腹板H型钢梁的受弯性能,首先对其进行理论分析,得出波纹腹板H型钢梁的承载力完全由上、下翼缘提供,腹板不承担弯曲正应力,并提出受弯承载力的理论计算式。设计完成2个试件的受弯承载力试验,得到了试件的荷载-位移曲线、极限荷载和破坏形态等。试验结果证明了所提出理论分析模型的正确性,并验证了所提出的承载力计算式是安全合理的。为了进一步验证理论分析模型,同时支持参数分析,采用有限元方法对波纹腹板H型钢梁的受弯性能进行数值模拟。有限元方法和试验得到极限弯矩等结果较为接近,试验梁的破坏弯矩超过理论塑性弯矩20%以上。通过参数分析可知:稠密腹板波形及较小的翼缘宽厚比能够提高极限弯矩;腹板高厚比对极限弯矩无显著影响。