考虑局部屈曲加劲钢箱形构件极限承载力的纤维梁柱模型

大型桥梁加劲钢箱形构件的极限承载力会受到板件局部稳定性能的影响,而目前尚缺乏成熟的可直接计入局部屈曲的高效计算模型。归纳总结国内外钢构件计算方法对局部屈曲的处理方式,明确以有效应力法即采用板件(或加劲板)平均受压应力-应变曲线简化局部屈曲效应的研究思路。通过有限元程序ANSYS二次开发钢板拉压非对称本构模型,提出一种可直接计入局部屈曲的纤维梁柱模型。材料本构模型中受压应力-应变曲线通过小型的加劲板板壳模型得到,且全面考虑了焊接残余应力与几何缺陷。搜集已开展的钢箱梁、钢桥塔及钢拱肋的稳定性试验,采用提出的纤维梁柱模型、板壳模型与传统弹塑性梁柱模型进行分析,展示截面纤维划分策略,验证文中纤维梁柱模型的可靠性与高效性;通过设置不同的缺陷参数,探讨缺陷水平与局部屈曲对各个构件极限承载力的影响。研究表明,随着缺陷水平的严重,局部屈曲会显著降低极限承载力,提出的纤维梁柱单元模型能够有效地预测加劲钢箱形构件的极限承载力,具有较广泛的应用前景。

700 MPa高强钢带U形冲压回弹有限元数值分析

为了预测高强钢带冲压回弹情况,本文以厚度为2 mm的700MPa高强钢带为原料,用SolidWorks软件建模,并运用Ansys有限元软件的Ls-dyna模块中163壳单元模型进行了U形冲压成形过程数值分析,以研究冲头圆角半径、凹模圆角半径和摩擦系数等主要参数对高强钢带U形件侧壁和法兰冲压回弹角度的影响。研究结果表明,随着冲头圆角半径的增大,法兰回弹略微增大,侧壁回弹角随之增大,冲头圆角半径设为高强钢带厚度的5~7倍为宜;随凹模圆角半径的增大,法兰回弹角逐渐减小,而侧壁位置回弹角却随之增大,因而凹模圆角半径设为高强钢带厚度的4~5倍为宜;随着摩擦系数的增大,侧壁回弹角和法兰回弹角减小,因而摩擦系数范围应设定在0.12~0.18为宜。本文研究结果为汽车大梁冲压成形免焊接工艺设计提供了新的理论依据。