三角形空翼缘梁的极限承载力试验研究

在澳大利亚学者提出的空翼缘梁(HFB)的基础上,提出一种新型三角形空翼缘梁(THFB)。通过试验测试,对三角形空翼缘梁(THFB)和传统H型钢梁在承受集中荷载作用下的破坏过程进行了对比,发现两种梁的破坏模态存在明显差异,THFB在集中荷载作用下极易发生局部屈曲,传统H型钢梁则易发生整体失稳,且THFB比传统H型钢梁具有较好的抗弯扭性能。利用有限元软件ANSYS对试验试件进行有限元模拟,试验结果和有限元模拟结果吻合较好。基于所建的有限元模型对THFB进行参数分析,参数主要包括上翼缘板厚、上翼缘板宽、腹板厚和钢材屈服强度,得出了THFB梁的承载力随不同参数的变化规律。最后结合理论和有限元分析,验证了Eurocode 3提供的H型钢梁设计公式计算THFB极限承载力的适用性。研究结果表明:采用Eurocode 3提供的H型钢梁设计公式对THFB的极限承载力进行验算是安全的,但偏于保守。

五边形空翼缘梁的承载力研究

对五边形空翼缘梁(简称PHFB)在承受跨中集中荷载作用下的破坏过程进行了试验测试和数值模拟,发现该形式的梁在承受集中荷载作用下容易在力作用点处发生局部屈曲,说明在集中力荷载作用下五边形空翼缘梁受局部屈曲作用控制,而传统的工字梁则容易发生整体失稳.在试验测试的基础上,通过有限元模型分析研究了空翼缘梁的几何参数对承载力的影响规律,为空翼缘梁的设计提供参考意见.

腹板加劲肋对空翼缘梁LHFB承载能力的影响

为改善空翼缘梁LHFB的受力性能,对LHFB设置了横向加劲肋.考虑几何非线性与材料非线性的影响,利用有限元软件ANSYS计算其在3种不同荷载作用下的承载力.研究加劲肋厚度、连接形式、加劲肋数量、端部加劲肋对LHFB承载力的影响.分析结果表明,对LHFB设置横向加劲肋,能有效的抑制空翼缘梁LHFB畸变屈曲的发生,提高构件的承载力.建议对LHFB加设横向加劲肋时,加劲肋厚度按bs/15选取,并且与翼缘和腹板全部焊接.在纯弯状态和均布荷载作用下沿梁长均匀布置两道加劲肋,在跨中集中力作用下在跨中位置布置一道加劲肋.

矩形管空翼缘梁稳定性能分析

提出一种新型的矩形管空翼缘梁(RHFB)。应用ANSYS有限元软件对矩形管空翼缘梁的稳定承载力进行了研究,分析了跨度变化、加劲肋、腹板开孔对屈曲模式的影响,对部分构件采用Trahair多曲线设计法进行了一定数量的算例分析,将计算结果与考虑双非线性的有限元分析结果进行了比较,吻合较好。

新型空翼缘梁承载力及影响因素分析

新型空翼缘梁RHFB是一种具有独特截面形式的新型冷弯薄壁构件,截面形式开展,抗弯扭刚度大,主要用于承受弯矩。本文对RHFB梁和普通工字梁的极限承载力和破坏模式进行试验分析与有限元数值模拟。结果表明,RHFB梁的极限承载力略大于工字梁;在集中力荷载作用下,工字梁发生整体稳定破坏,而矩形空翼缘梁则发生局部屈曲破坏。ANSYS有限元软件对工字梁和RHFB梁的破坏模式与极限承载力的数值分析结果与试验结果较为吻合。最后通过分析RHFB梁的截面几何参数和钢材力学性能对其极限承载力的影响规律,为新型空翼缘梁的设计提供参考。

新型冷弯翼缘闭合构件力学性能研究

为进一步利用空翼缘梁截面形式开展,抗弯、扭刚度大的特点,并进一步优化冷弯薄壁型钢构件的截面形式,适当改变空翼缘梁的截面构成参数,提出2种新型冷弯翼缘闭合截面.采用非线性有限元方法分析新型截面构件在轴压、弯矩和压弯荷载作用下的屈曲模式、变形特征、承载力、刚度等方面力学性能.分析表明:新型冷弯截面构件在承受轴压荷载时具有截面平均应力高、构件刚度大、弯曲变形小,板件不易局部屈曲等性能优势;在承受弯矩和压弯荷载时具有刚度大、抗弯承载力高、截面局部屈曲不易发生、相关曲线饱满等优越的力学性能.新型翼缘闭合截面构件适于合理推广应用于实际工程.

新型冷弯翼缘闭合组合受弯构件的力学性能

利用空翼缘梁的独特截面优势,以空翼缘梁及其适当变形后的翼缘多折线空翼缘梁为基础,将两种截面经过合理变形,并经两两组合电弧点焊形成两类新型截面形式——翼缘闭合组合截面DHF1、DHF2。采用非线性有限元方法,通过分析新型截面受弯构件的弯矩—曲率曲线、参数变化极限弯矩曲线和变形云图,全面考查了截面高度、截面宽度、板件厚度和闭合区高度比等参数对构件的变形模式、屈曲特征、极限弯矩、中点相对挠度等方面力学性能的影响规律。研究表明,新型截面构件的受压侧板件局部屈曲不易出现,从而抗弯能力和抗局部变形能力强,并且当闭合区高度比较大时构件的延性较好。冷弯翼缘闭合新型组合截面作为受弯构件具有较为优越的力学性能,可以深入试验研究并合理推广使用。