铝合金圆管柱基于连续强度法的轴心受压承载力性能研究

目的基于连续强度法(CSM)提出适用于圆管铝合金柱的强度设计公式,解决传统有效截面法在构件承载力设计中结果不连续且偏保守问题。方法收集大量国产铝合金材料的材性试验数据对CSM进行修正,提出适用于国产铝合金圆管柱的CSM强度设计公式;对55个不同径厚比的铝合金轴心受压圆管柱进行有限元参数分析,研究径厚比对承载力性能的影响;通过72个铝合金圆管短柱有限元计算结果与各国规范、建议CSM承载力设计公式进行对比分析,验证了建议CSM承载力设计公式的有效性和可靠性。结果铝合金圆管截面的径厚比限值为58;N_(FE)/N_(CSM)、N_(FE)/N_(GB)、N_(FE)/N_(AA)和N_(FE)/N_(EC9)的均值分别为1.114、1.252、1.195和1.199,CSM的设计值相较于欧规、美规和中国规范的设计值精度更高。结论修正的CSM承载力设计公式表现出较好的精度,且总体偏于安全,可为工程设计提供参考。

基于连续强度法的铝合金箱型截面轴压构件稳定承载力研究

目的将连续强度法(Continuous Strength Method,CSM)应用到6061-T6铝合金箱型截面轴压构件稳定承载力预测上,解决连续强度法仅适用于计算构件截面承载能力的问题。方法采用有限元软件ABAQUS建立试件的有限元模型,在已有的试验验证的基础上进行扩大参数分析,研究我国铝合金规范对不同截面柔度系数和正则化长细比构件稳定承载力预测的准确度;基于连续强度法对我国规范的稳定系数计算公式进行修正,提出适用于连续强度法的稳定承载力计算公式,将两种方法的计算结果进行对比。结果我国铝合金规范对截面柔度系数在0.228~0.906内构件的稳定承载力预测普遍偏于保守;对长细比较大构件的稳定承载力预测较保守;笔者提出的修正计算公式能够获得更加精确的结果。结论笔者提出的公式比我国铝合金规范更准确地预测铝合金轴压构件的稳定承载力,且离散度更低,为铝合金构件的稳定设计提供新的设计参考方法。

单轴受弯方矩形截面冷弯薄壁型钢构件设计的连续强度法

对单轴受弯的冷弯薄壁方矩形钢管的局部稳定承载力设计方法展开研究。基于试验验证的非线性有限元建模方法,对不同宽厚比和高宽比组配下的单轴受弯方矩形截面钢构件进行参数分析,探究翼缘和腹板的相关作用和应变强化对构件局部屈曲的影响情况。采用等效变形的概念,提出将连续强度法(CSM)应用于冷弯薄壁方矩形钢构件的设计。通过建议承载力计算式与试验、有限元模拟结果及各国规范方法的比较,证明连续强度法的有效性。

基于连续强度法的不锈钢筋混凝土受弯构件承载力分析

为提高不锈钢筋混凝土受弯构件承载力的计算精度,基于连续强度法,在计算中引入反映应变硬化特性的不锈钢本构模型,提出了不锈钢筋混凝土受弯构件正截面承载力的迭代计算方法.鉴于迭代算法进行构件设计的复杂性,本文采用不锈钢筋双线性硬化本构模型,对迭代法进行了简化,并以构件失效时混凝土达到极限压应变为前提,推导了不锈钢筋混凝土单筋和双筋矩形截面正截面承载力计算公式.基于15组试验数据,将试验结果与规范、迭代法和简化法的计算结果进行了对比分析,结果表明:迭代法和简化法提供了比规范更精确的计算结果.同时,为了验证迭代法和简化法的相关性,在15组试验数据基础上又增加了35组算例,使用两种方法进行计算,两者计算结果的相关系数为0.994,表明两种方法的计算结果吻合良好.

热轧方矩管连续梁塑性承载力研究

为研究热轧方矩管连续梁在荷载作用下的塑性承载力,采用有限元软件ABAQUS建立考虑几何初始缺陷和残余应力的有限元模型。基于已有的试验数据,验证了建立的有限元模型的正确性,分析钢材的强度等级、截面高宽比、板件宽厚比、集中荷载作用位置对连续梁塑性承载力的影响。将有限元结果与连续强度法、欧洲规范EN 1993-1-1的计算结果进行对比。结果表明:对于欧洲规范中的Ⅱ类截面,塑性设计建议允许适用。与现有设计方法对比,连续强度法是一种更为有效的设计方法,能够很好地考虑塑性重分布。最后,基于大量的数值研究,提出了适合连续梁塑性设计的截面相对宽厚比的建议值。