卷边C形截面不锈钢柱畸变屈曲直接强度法

为研究轴心受压卷边C形截面不锈钢柱的畸变屈曲承载力,采用ABAQUS软件对不锈钢轴压构件进行了非线性有限元模拟,并通过现有试验验证了有限元模型计算结果的准确性。弹性畸变屈曲荷载是采用直接强度法(DSM)的关键参数,首先研究了边界条件对构件承载力的影响,然后对比分析了现有轴心受压卷边C形截面不锈钢柱畸变屈曲承载力的计算方法与试验结果,发现BECQUE等提出的DSM公式与AISI中的畸变屈曲DSM公式均不能准确地预测卷边C形截面不锈钢构件的畸变屈曲承载力。最后,在大量有限元分析的基础上提出了轴心受压卷边C形截面不锈钢柱畸变屈曲承载力计算公式,并采用现有的试验结果验证了该公式的准确性。

卷边C形截面不锈钢短柱承载力直接强度法

为了研究卷边C形截面不锈钢短柱承载力的计算方法,基于直接强度法,构建了轴心受压和两端受弯矩作用的不锈钢短柱承载力假定模型.结合已开展的38根卷边C形截面不锈钢短柱试验结果,通过参数化有限元分析,对98根轴心受压和94根偏心受压短柱试件进行了数值模拟分析,拟合出适用于卷边C形截面不锈钢短柱承载力的直接强度法计算公式.将拟合公式计算结果与试验结果进行对比分析,结果表明,拟合公式具有较高的精度,可以预测卷边C形截面不锈钢短柱的承载力.

北美规范与中国规范关于冷弯薄壁型钢C形截面受压构件设计的比较(英文)

对比了北美规范CSA S136-07和中国规范GB 50018—2002中关于冷弯薄壁型钢C形截面轴压构件的名义轴压强度。首先介绍了北美规范和中国规范计算名义轴压强度的方法,然后针对控制构件名义轴压强度的2个主要参数,即屈曲应力和有效截面面积,对2本规范进行了深入对比,最后对典型C形墙架柱名义轴压强度进行了比较。研究结果表明:2本规范具有相同的屈曲应力,但依据2本规范计算的有效截面面积却不同;一般来说,根据GB 50018—2002计算的翼缘有效宽度远小于根据CSA S136-07计算的结果,然而依据CSA S136-07计算的腹板有效宽度则略小于依据GB 50018—2002计算的结果;2本规范名义轴压强度不同主要由C形截面翼缘和腹板有效宽厚比不同引起;当翼缘的宽厚比不小于17.8时,构件名义轴压强度的不同主要由翼缘有效宽厚比控制,根据GB 50018—2002计算的名义轴压强度小于根据CSA S136-07计算的结果;当翼缘的宽厚比小于17.8时,构件名义轴压强度的不同则主要受腹板有效宽度控制,依据GB 50018—2002计算的名义轴压强度略大于依据CSA S136-07计算的结果。

北美规范与中国规范关于冷弯薄壁型钢C形截面受弯构件设计的比较(英文)

对比了北美规范CSA S136-07和中国规范GB 50018—2002关于冷弯薄壁型钢C形截面受弯构件的名义抗弯强度。首先介绍了2本规范计算名义抗弯强度的方法,然后分析了控制构件名义抗弯强度的2个主要参数,即弯扭屈曲应力和有效截面模量,并对2本规范进行了深入对比,最后对典型的6m跨长的C形托梁构件进行了名义抗弯强度比较。研究结果表明:依据GB 50018—2002计算的弯扭屈曲应力不小于依据CSA S136-07规范计算的结果,而根据GB 50018—2002计算的翼缘有效宽度则远远小于根据CSA S136-07规范计算的结果;2本规范名义抗弯强度的不同主要由C形截面翼缘尺寸和构件所受荷载类型控制;当翼缘尺寸较小,名义抗弯强度主要由弯扭屈曲而非局部屈曲控制时,如果构件用于均布荷载,则GB 50018—2002的计算结果大于CSA S136-07规范的结果,但是当构件用于抵抗均布弯矩时,则没有区别;当翼缘尺寸较大,名义抗弯强度主要由局部屈曲而非弯扭屈曲控制时,在2种工况下GB 50018—2002的计算结果均小于CSA S136-07规范的计算结果。

冷弯薄壁受压C形截面局部屈曲荷载和承载力

为研究板组效应对冷弯薄壁受压C形截面局部屈曲荷载和承载力的影响,对组成其截面各板件局部屈曲时的变形协调情况进行理论分析,提出考虑该效应的腹板局部屈曲计算模型,基于能量法和静力平衡条件推导了冷弯薄壁受压C形截面局部屈曲荷载的解析解,并分别与有限条法和中国规范GB 50018—2002规定的方法进行对比.将所推导的解析解引入直接强度法,对21根冷弯薄壁C形受压短柱试验的承载力进行计算,并分别与承载力试验结果和按GB 50018—2002规定方法计算的承载力进行对比分析.结果表明:在屈曲荷载方面,本文推导的解析解合理可靠,而按中国规范规定的方法则存在系统误差,当截面高宽比小于4.5时,其结果偏于保守,当截面高宽比大于4.5时,其结果偏于不安全;在承载力方面,按本文方法计算的承载力与试验结果较为接近,合理可靠,而按中国规范规定方法计算的承载力较保守,并且随着截面宽高比的增大,保守趋势不断增大.

V型加劲C形截面不锈钢梁畸变屈曲承载力试验及模型化研究

钢结构是建筑工程结构的重要应用形式之一,广泛使用在各种结构中,例如房屋建筑、重型工业厂房结构、铁路、桥梁等关乎国民生命安全及经济发展等重要领域。文中针对C形截面不锈钢受弯构件加劲情况研究不充分的情况,开展了以下研究内容,为后续不锈钢构件的研究和应用提供理论支撑:通过ABAQUS有限元软件,对构件尺寸进行设计,结合理论计算找出合适的构件截面尺寸。对V型加劲的C形截面梁进行受弯承载力试验,收集试件发生屈曲破坏的过程及试验数据,为后续有限元分析对比提供数据支撑。文中补充了现今C形截面不锈钢梁畸变屈曲性能研究的空白和不足之处,为未来研究、工程设计等工作提供数据支撑,推动国内不锈钢结构的发展与进步。

冷弯薄壁型钢C形截面构件受弯承载力试验研究

为了研究冷弯薄壁型钢构件的受弯性能,对卷边形式为直卷边、斜卷边和复杂卷边的冷弯薄壁型钢C形截面受弯构件进行了试验研究。共计24个试件,分为12组试验,其中纯弯试验和非纯弯试验各6组。试验结果表明,卷边形式是影响构件受弯承载力的重要因素。试验中出现了局部屈曲、畸变屈曲以及局部和畸变的相关屈曲。对比两种受弯状态下的承载力发现,非纯弯时试件的承载力比纯弯时均有所提高,但提高的幅度和试件的屈曲模式有关,当发生畸变屈曲时提高得较多,而发生局部屈曲时提高得较少。利用有限元程序ANSYS对试验进行模拟,模拟结果与试验结果吻合较好。

跨中设拉条C形截面简支檩条绕强迫轴的弯曲和扭转

分析跨中设置1道拉条的C形截面檩条承受风吸力的情况(拉条作为檩条的侧向弹性支座),将分析结果与ANSYS板壳有限元的分析结果进行对比。结果表明:除拉条截面及两端支座附近外,上翼缘水平反力与ANSYS模型的结果符合很好,拉条反力也符合;C形截面沿檩条长度的应力,除拉条截面及附近区域外,弯扭理论分析与ANSYS有限元分析结果吻合;在拉条截面,卷边尖端的应力受畸变影响很大;C形截面压应力控制点采用EC3的方法总是偏于安全;但拉应力控制点是上翼缘卷边尖端,应在单向弯曲应力计算公式上增加畸变应力。

冷弯型钢C形截面受弯构件平面内稳定性能研究

为了研究冷弯型钢受弯构件平面内的稳定性能,对直卷边和斜卷边的冷弯型钢C形截面受弯构件分别进行了试验研究和有限元参数分析。试验研究和有限元分析均包含构件纯弯和非纯弯两部分。研究结果表明,多数构件在非纯弯作用下的抗弯承载力高于纯弯作用下的,但也有部分以局部和畸变相关屈曲为主的构件在纯弯作用下的抗弯承载力略高。屈曲模式是影响构件抗弯承载力的重要因素,构件以畸变屈曲为主时,非纯弯作用下的抗弯承载力明显高于纯弯作用下的。

设置两拉条的C形截面檩条绕上翼缘的扭转分析

对屋面板采用自攻螺钉与檩条上翼缘相连且设置两根拉条的简支檩条,在风吸力作用下的应力和变形进行分析,并与有限元分析结果进行对比。分析发现,绕上翼缘扭转的理论能够比较准确地预测下翼缘的侧向变形、拉条反力和非拉条附近的屋面板反力。拉条截面下翼缘卷边的压应力最大,采用EC3方法计算的压应力与ANSYS的结果符合;拉条截面上翼缘卷边的拉应力最大,必须考虑畸变的影响,且必须采用弯扭理论求解并计算出拉条反力,才能引入畸变正应力。

切割对C形冷弯型钢短柱初始几何缺陷的影响

以2个辊轧成型的C形冷弯薄壁型钢截面为研究对象,在长构件中切割短柱,测试了切割后短柱的歪曲变形和切割前后短柱沿长度方向的初始几何缺陷。结果表明:切割后短柱产生了明显的歪曲变形,进而引起很大的初始几何缺陷,将影响短柱的轴压承载力和破坏模态。

C形冷弯型钢切割短柱轴压承载力有限元分析

把辊轧成型的C形冷弯薄壁型钢构件切割成若干短柱，将在短柱中产生不同程度的歪曲变形，从而引起附加的初始几何缺陷。在考虑材料非线性、几何非线性及由切割产生的初始几何缺陷的基础上，采用有限元方法分析了2种C型截面切割短柱的极限承载能力及破坏模态，并与轴压试验结果进行了比较。结果表明，切割短柱在轴压力作用下的破坏模态为两翼缘内收的歪曲破坏，由切割引起的初始几何缺陷使短柱轴压极限承载力降低了7％～11％。

冷弯薄壁C形钢柱翼缘转动约束刚度简化计算

畸变屈曲是冷弯薄壁型钢构件的主要破坏模式之一,按翼缘模型计算其弹性畸变屈曲应力时需要确定腹板对翼缘的转动约束刚度.现有转动约束刚度计算公式较复杂,求解过程需要进行一次迭代.为了简化计算过程,提出了冷弯薄壁C形钢柱翼缘转动约束刚度简化计算方法.该方法在Lau和Hancock公式的基础上,结合我国《冷弯薄壁型钢结构技术规范》(GB50018-2002)中关于腹板和翼缘局部屈曲系数的规定而导出的,并根据Lau和Hancock公式计算结果对其进行了修正.与有限条分析值对比表明:该方法可以准确、方便地计算转动约束刚度,能够应用于冷弯薄壁型钢C形截面柱的设计计算.

翼缘加劲与未加劲C形轴压构件畸变屈曲临界应力计算简式

作为计算轴压构件畸变屈曲临界应力的有效方法,Lau和Hancock的计算式已被我国《低层冷弯薄壁型钢房屋建筑技术规程》(JGJ 227—2011)采纳。然而,Lau和Hancock的计算式无法计算固支轴压构件畸变屈曲临界应力,且采用该计算式的参数多、计算过程烦琐。以畸变屈曲临界应力σcr,D计算简式中的畸变屈曲系数kD为研究对象,采用有限条软件CUFSM对影响翼缘中间V形加劲C形截面kD的关键因素进行了分析,给出了该截面简支、固支轴压构件系数kD的计算式,并进一步分别简化得到了C形截面简支、固支轴压构件系数kD的计算式。数值算例对比表明,σcr,D计算简式避免了烦琐复杂的截面几何参数计算,同时适用于翼缘V形加劲、未加劲C形轴压构件畸变屈曲临界应力的计算,特别是对于《冷弯薄壁型钢结构技术规范》(GB 50018—2002)和《建筑结构用冷弯薄壁型钢》(JG/T 380—2012)中的C形截面,较Lau和Hancock的计算式以及Schafer的计算式精度更高。

薄壁C形受压截面局部屈曲后的板组效应研究

对12根冷弯C形构件进行了轴压试验,考察了构件弹性受力阶段和屈曲后承载阶段的板件变形情况.结果表明:试件进入局部屈曲后承载阶段,板组效应的影响仍然存在,主要表现为腹板和翼缘在其交线处的变形协调,但这种协调作用已具有非线性.基于试验结果和已有的试验数据,对我国规范GB50018和美国规范AISI—S100的直接强度法(DSM)进行了考察.结果表明:这两种方法由于未考虑到局部屈曲后承载阶段的非线性工作状态,其计算结果存在规律性的误差,当截面宽高比趋于1时,随着宽高比的增大,GB50018计算的承载力呈现出逐渐偏于保守的趋势,而DSM则逐渐偏于不安全.

初始缺陷对冷弯薄壁腹板开孔C形钢梁稳定承载力的影响研究

冷弯薄壁型钢构件在制作安装过程中将会产生一定的初始缺陷,包括几何初始缺陷和力学初始缺陷。采用ANSYS程序分析了几何初始缺陷、冷弯残余应力及两者综合作用对冷弯薄壁腹板开孔C形钢梁稳定承载性能的影响。根据算例分析得到以下结论和建议:对于破坏形式为跨中截面受弯破坏的开孔梁,局部初始缺陷对其承载力几乎没有影响,可忽略局部初始缺陷的影响;对于破坏形式为局部屈曲破坏的开孔梁,需要考虑局部初始缺陷的影响,可取0.005倍的腹板高度作为初始缺陷峰值进行计算。冷弯残余应力对构件极限承载力影响较小,使构件整体刚度和稳定性略有降低。

冷弯薄壁檩条在檩条-覆板体系下的强度分析

该文分析了冷弯薄壁檩条 覆板体系下的檩条强度问题,体系受向上的风荷载作用,檩条 覆板体系对檩条的约束作用采用两个弹簧:一个横向弹簧和一个扭转弹簧来代替.比较了覆板刚度和偏心距对C、Z形截面檩条荷载承载力的影响,给出了C、Z形截面檩条的最佳荷载作用点.

采用遗传算法编程的公式计算冷弯型钢构件的扭转屈曲应力

研究的主要目的是开发一种基于遗传算法编程的计算公式,用于计算压力作用下冷弯型钢构件的弹性扭转屈曲应力。计算和试验中所采用的数据,是从各类文献中收集而来的。提出2个基于遗传算法的公式,用以预测冷弯C型钢的弹性扭转屈曲。将计算结果与其他研究人员和其他方法的分析结果相对比,证实这种计算公式是准确的。结果显示在预测冷弯C型钢截面的弹性屈曲应力方面,遗传算法编程非常具有发展前景。

设置两根拉条的C型冷弯薄壁型钢檩条的弯扭屈曲

拉条被广泛用于增强冷弯薄壁檩条的侧向刚度,现有方法常将其视为檩条的侧向刚性支撑。然而研究表明,拉条连接位置附近檩条腹板的局部变形会显著降低拉条对檩条的侧向支撑作用,因而需采用拉条的有效刚度。为此,对在跨度两个三等分点截面分别设置拉条的C形截面冷弯薄壁檩条的弯扭屈曲进行研究,其中考虑拉条有效刚度的影响。首先,在现有文献的基础上,提出了适用于设置两根拉条的C型檩条的弯扭屈曲总势能;其次,利用总势能编制了有限元程序;然后,提出了设置两根拉条的C型檩条弯扭屈曲临界弯矩的计算式。最后利用ANSYS板壳单元和编制的有限元程序对所提出的总势能以及临界弯矩计算公式进行验证。

轻钢厂房屋面钢檩条加固方法和承载力试验研究

随着光伏发电项目的不断增多,越来越多工业厂房屋面上需增设光伏发电板。屋面使用荷载的增加,导致檩条不能满足承载力要求,需对檩条进行加固设计。结合5 MW自发自用分布式光伏发电项目背景,基于增大截面加固法,提出一种适用于钢檩条加固的新方法,即在原C形截面檩条下翼缘处增设L形角钢构件来进行加固,两者之间通过抽芯铆钉连接。在此基础之上,对3根加固后钢檩条试件开展承载力试验,考察檩条的破坏模式与受力性能,获取了各试件的荷载-位移曲线、荷载-应变曲线、承载力与刚度等。通过有限元软件ABAQUS,对各试验试件建立了准确的有限元模型,并开展数值模拟分析,对比分析了有限元结果与试验结果,验证所提出的加固方法的有效性。研究结果表明:所提出的钢檩条加固方法是切实可行的,加固后钢檩条的承载力和刚度均满足相关技术标准的要求,且极限承载力约为原檩条承载力设计值的1.49倍。