冷弯薄壁型钢槽形截面压弯构件的滞回性能有限元分析

通过ABAQUS对冷弯薄壁型钢槽形截面压弯构件在承受静轴力和水平循环荷载下的受力性能进行非线性有限元分析.有限元分析考虑几何和材料双重非线性及初始缺陷因素的影响.基于验证的有限元分析模型,改变构件的长细比、宽厚比、轴压比以及材料的屈服强度,对82根冷弯薄壁型钢槽形截面压弯构件进行滞回性能分析.结果表明,长细比、宽厚比、轴压比对压弯构件的破坏模式和滞回性能有显著影响.构件的长细比越大,塑性弯矩和延性系数越小;构件的宽厚比越大,破坏变形出现越早,塑性弯矩有所提升;构件的轴压比越大,塑性弯矩和延性系数越小、刚度退化越快.抗震设计中应尽量选择长细比和宽厚比较小的构件.

550MPa高强冷弯薄壁卷边槽钢受弯构件畸变屈曲试验研究

为了研究屈服强度550MPa高强冷弯薄壁型钢受弯构件的畸变屈曲性能,分别对直卷边、斜卷边和复杂卷边3种卷边形式的12组高强冷弯薄壁槽钢受弯试件进行了静力试验研究,其中纯弯试验6组,非纯弯试验6组。试验结果表明,卷边形式是影响试件发生畸变屈曲或局部和畸变相关屈曲的重要因素。相同卷边形式下,非纯弯试件的承载力均高于纯弯试件的承载力,且提高幅度与试件屈曲破坏模式有关,只发生畸变屈曲的试件承载力提高幅度最大,而在发生局部和畸变相关屈曲的试件中,由畸变屈曲引起破坏的试件承载力提高幅度次之,由局部屈曲引起破坏的试件承载力提高幅度最小。

腹板开孔冷弯槽钢梁直接强度法研究

直接强度法(direct strength method,DSM)是预测冷弯型钢受弯构件承载力行之有效的设计方法,该方法兼顾了构件发生畸变屈曲和局部-整体相关屈曲两种主要的屈曲破坏模式,计算过程相对简单,应用性强,应用范围广,具有较为广阔的发展前景。为了进一步完善腹板开孔冷弯型钢受弯构件DSM承载力设计公式,为我国《冷弯型钢结构技术规范》的新一轮修订及工程设计提供参考,对已有的360组腹板开孔冷弯槽钢梁的试验数据及有限元参数分析数据进行了整理,将数据结果与现行北美冷弯型钢结构设计规范(NAS)(2016)中腹板开孔冷弯型钢受弯构件DSM承载力设计公式曲线进行了对比。比较结果表明,对于绝大多数腹板开孔冷弯槽钢梁而言,NAS(2016)中DSM的承载力预测结果是偏于不安全的,其中对于发生以局部屈曲为主破坏的开孔梁的预测结果偏差尤为显著。最后,基于已有的试验结果、有限元参数分析结果和弹性屈曲临界应力求解方法,得到了适用于腹板开孔冷弯槽钢梁承载力设计的DSM修正公式。

G550高强冷弯薄壁槽钢受弯构件力学性能与设计方法

为了研究高强冷弯薄壁槽钢受弯构件的力学性能和设计方法,对3种板件加劲形式的G550高强冷弯薄壁型钢槽形截面受弯构件进行了试验研究和有限元参数分析。结果表明,板件加劲形式对高强冷弯薄壁槽钢受弯构件屈曲模式和受弯承载力有显著影响,翼缘V形加劲比腹板V形加劲能够更有效地提高构件抗弯承载力,构件抗弯承载力的变化规律与屈曲模式有关。根据有限元参数分析结果,在已有直接强度法基础上回归出适用于高强冷弯薄壁槽钢受弯构件的直接强度法修正公式。

不同卷边形式冷弯薄壁槽钢受弯构件有限元分析

为了研究卷边形式对冷弯薄壁槽钢受弯构件屈曲模式和抗弯承载力的影响,应用有限元软件ANSYS对直卷边、斜卷边和复杂卷边冷弯薄壁槽钢受弯构件进行了有限元分析,分析结果表明,复杂卷边进一步加强了对构件翼缘的约束作用,提高了构件的抗弯承载力,其构件的承载效率最高,并在一定程度上限制了畸变屈曲的发生。

壁厚2mm以下冷弯薄壁型钢受弯构件性能试验研究

对壁厚为1mm的冷弯薄壁卷边槽钢的受弯承载力性能进行了试验研究。共完成了两种截面、三种不同跨度的13根简支梁试件的试验。将试件的试验承载力与采用我国现行标准《冷弯薄壁型钢结构技术规范》(GB50018—2002)规定计算结果作了比较。对比结果表明,按我国规范GB50018—2002规定计算厚度小于2mm冷弯薄壁型钢受弯构件承载力是可行的,试验结果均高于规范理论计算值,规范计算值偏于安全。

翼缘V形加劲G550高强冷弯薄壁槽钢受弯构件屈曲性能试验及数值模拟

为了研究翼缘V形加劲对高强冷弯薄壁槽钢受弯构件屈曲模式和承载力的影响,分别对翼缘无V形加劲、翼缘偏腹板一侧V形加劲、翼缘中间V形加劲以及翼缘偏卷边一侧V形加劲等4种截面形式的8组G550高强冷弯薄壁槽钢受弯试件进行了静力试验研究。结果表明,翼缘V形加劲试件相比翼缘无V形加劲试件的受弯承载力提高了28%~53%,且翼缘V形加劲导致试件的畸变屈曲问题突显;翼缘V形加劲位置对试件的屈曲模式和受弯承载力有重要影响,且与卷边宽度有关。短卷边试件表现为畸变屈曲,其中翼缘中间V形加劲试件的受弯承载力最大;长卷边试件表现为局部与畸变的相关屈曲,其中翼缘偏腹板一侧V形加劲试件的受弯承载力最大,但较翼缘中间V形加劲试件的受弯承载力提高了不到1%;综合考虑,翼缘中间V形加劲对提高试件受弯承载力效果最好。对试验进行了有限元模拟,试验结果与有限元模拟结果吻合良好。

G550高强冷弯薄壁卷边槽钢受弯构件承载力直接强度法研究

直接强度法在冷弯薄壁型钢构件的设计中得到越来越多的应用,然而用于校准原有受弯构件直接强度法设计公式的试验数据均来自于屈服强度较低的纯弯构件,对于屈服强度较高的受弯构件尚无试验数据可供参考,限制了直接强度法设计公式的使用范围。采用有限元程序ANSYS对已有G550高强冷弯薄壁卷边槽钢受弯构件试验进行了模拟,验证了有限元分析的可行性。在此基础上,对卷边形式为直卷边、斜卷边和复杂卷边的G550高强冷弯薄壁槽钢构件分别进行纯弯和非纯弯作用下的有限元参数分析,以原有直接强度法设计公式为基准,修正出适用于不同卷边形式的G550高强冷弯薄壁槽钢受弯构件在纯弯和非纯弯作用下的直接强度法设计公式,为今后的规范修订和工程应用提供必要的参考。