铝合金轴心受压构件理论和试验研究

进行了63件国产6061-T6铝合金挤压型材的轴心受压构件试验,搜集到了142个已有同类试验数据。通过对国产铝合金轴心受压构件的大规模数值计算,得到了252条柱子曲线,据此将铝合金轴心压杆按不同材料类型分为两类,并建议了2条柱子曲线用于计算铝合金轴心压杆的稳定系数。最后,将本文的建议曲线和试验数据以及各国规范进行了比较。结果表明:有效试验点以建议曲线为中线基本均匀分布于建议曲线的两侧,建议曲线和欧洲规范EC9比较接近。本文的建议公式能够用于计算铝合金轴心压杆的稳定系数。     

铁摩辛柯-欧拉楔形压杆的计算长度研究

在建立和求解Ｔｉｍｏｓｈｅｎｋｏ—Ｅｕｌｅｒ楔形单元平衡微分方程的基础上,利用求得的有限元方程计算了不同边界条件下棋形轴心压杆的弹性临界荷载和计算长度系数。分别研究了楔率和剪切变形对压杆计算长度的影响,并由此得到了相应的实用公式和曲线。     

FRP加固局部损伤钢压杆的稳定分析

钢结构中存在大量的轴心受力构件,作为承受永久竖向荷载的主要构件,往往是结构加固的重点.采用能量方法,分析各种杆端约束条件下,纤维增强复合材料（FRP）加固局部损伤的轴心受压钢构件在弹性失稳时的弹性屈曲临界力,并建立普遍适用的近似欧拉公式.利用ANSYS通用有限元分析软件分析FRP的厚度对损伤空心圆管临界力的影响并与该公式解析解进行对比.计算结果表明,该公式计算结果可靠,采用纤维增强复合材料加固修复局部损伤的钢结构可以有效恢复其刚度和稳定性.     

多处局部损伤钢压杆经纤维复合材料加固后的抗屈曲性能

为解决具有多处局部损伤的钢压杆经纤维复合材料FRP加固后屈曲临界力的计算缺乏实用方法的问题,采用能量方法,推导FRP加固多处局部损伤钢压杆的屈曲临界力,建立了适用于各种杆端约束条件的准欧拉公式。在此基础上,提出了FRP抗屈曲加固多处局部损伤钢压杆的设计方法。利用ANSYS有限元软件验证了准欧拉公式的正确性与可靠性,对影响多处局部损伤空心圆管抗屈曲性能的主要参数,如FRP的厚度、边界条件及加固材料弹性模量等进行计算与分析,得到了它们的影响规律。以一根多处翼缘板局部损伤的H型钢支柱为例设计FRP加固方案,并进行稳定计算与分析。结果表明:按照所提出的加固方案实施加固,试件等效稳定系数均有所提高,能够恰好恢复或适当增强损伤构件的抗屈曲性能。     

预应力钢结构技术讲座(3—2)──预应力钢结构基本杆件的构造、计算及应用

2．4预应力钢压杆的研究及应用情况前苏联中央建筑结构研究院等对预应力轴压杆系（k=4，n=2）进行了系列试验（图15）。预应力压杆的实际临界力比中心杆的临界力一般大1．5～2倍，但都未达到理论值说明中心柱初弯曲，不同长细比及张拉力等对临界力产生影响。60年代及80年代作者先后对预应力轴压杆进行过模型破坏试验。两根6m长的预应力压杆（人=4，n=2，3）在水平状态下加载失稳（图16），4根4．5m长的预应力压杆在垂直状态下加压破坏（图17），临界力的试验值与计算值基本吻合，最大误差在20％以内，说明前节介绍的计算方法是合理可行的。…     

圆中空夹层钢管混凝土柱轴压工作机理研究

利用有限元软件ABAQUS建模,并对圆中空夹层钢管混凝土轴心受压时的荷载-变形全过程关系曲线进行计算,计算结果与试验结果符合良好。同时,对轴压时荷载-变形全过程中内外钢管和混凝土所承担的荷载及其相互作用力进行分析,并对空心率、名义含钢率和材料强度等因素对相互作用力的影响进行分析。     

轴心受压杆件设计

通过对美钢规轴压杆设计方法进行解读,并与17钢标设计方法进行对比,全面介绍了轴压杆弯曲屈曲、扭转屈曲和弯扭屈曲的设计思路及两国规范的异同,有助于理解三种屈曲的设计实现。美国AISC 360-16《建筑钢结构标准》(简称"美国钢标")中轴心受压杆件稳定的强度能力计算规定在第E章计算中,抗压强度取φ_cP_n,受压抗力系数φ_c为0.9轴心受压强度P_n取弯曲屈曲、扭转屈曲和弯扭屈曲强度之最小值。1)弯曲屈曲分析时美国钢标的柱子曲线原为三条,现改为一条。轴压弯曲屈曲强度能力P_n=F_(cr)A_g,其中F_(cr)=0.658~(F_y/F_e)F_y或F_(cr)=0.877F_e,F_e=π~2E/(L_c/r)~2。美国钢标的柱子曲线分两段,界限长细比为137(F_y=235 MPa),正则化长细比λ_c=L_c/πr~(1/2)F_y/E=1.5。弹性阶段以欧拉临界力为基准取0.877的折减系数以考虑杆件的几何缺陷的影响。该概念清楚,且与欧拉公式接轨。非弹性阶段考虑了材料进入比例极限后广义欧拉公式的非线性性质,并考虑了杆件的几何缺陷和残余应力。2)弯曲屈曲分析时,GB 50017-2017《钢结构设计标准》(简称"17钢标")采用四条柱子曲线,弯曲屈曲稳定承载力按N/φAf≤1.0计算,考虑杆件的初始缺陷和残余应力,稳定系数φ按压弯杆件弯曲屈曲临界力确定,适用于弹性区和弹塑性区,设计时先计算出杆件两个主轴方向的长细比,并取较大长细比,再由φ=1/(2λ_n~2[(α_2+α_3λ_n+λ_n~2)-~(1/2)(α_2+α_3λ_n+λ_n~2)~2-4λ_n~2]或φ=1-α_1λ_n~2得到稳定系数φ。3)在扭转屈曲和弯扭屈曲分析时对于双轴对称截面,可能发生扭转屈曲。对于单轴对称截面及无对称轴的截面,可能发生弯扭屈曲。扭转屈曲和弯扭屈曲的强度能力P_n=F_(cr)A_g,其中,F_(cr)=0.658~(F_y/F_e)F_y或F_(cr)=0.877F_e,这里的F_e取扭转屈曲或弯扭屈曲的临界应力。由此可见美国钢标的扭转屈曲和弯扭屈曲是计算出相应的弹性临界力后,按弯曲屈曲的柱子曲线进行计算的。4)扭转屈曲和弯扭屈曲分析时,17钢标的扭转失稳临界力为N_z=1/i_0~2(GI_t+π~2EI_ω/l~2),将该式除以A后可知,美国钢标与17钢标计算扭转屈曲临界力的公式是一致的。具体应用时,17钢标采用等效长细比的概念,将由λ_z=~(1/2)I_0/I_1/25.7+I_w/l_w~2得到的扭转屈曲的长细比,按弯曲屈曲长细比考虑,由前述方法计算稳定系数φ,这与美国钢标的考虑方法是一致的。所不同的是美国钢标的柱子曲线弹性区按欧拉临界力乘以折减系数取值,非弹性区更接近试验曲线;17钢标以回归的试验曲线作为柱子曲线。17钢标采用(N_(Ey)-N_(yz))(N_z-N_(yz))=N_(yz)~2 y_s~2/i_0~2计算弯扭屈曲临界力N_(yz);美国钢标中,令x_o=0,得到单轴对称弯扭屈曲方程为(F_e-F_(ey)(F_e-F_(ez)=F_e~2(y_o/r_o)~2,此两式实质上相同,即17钢标与美国钢标的弯扭屈曲计算法相同。可知对于轴心受压杆件美国钢标和17钢标均给出了弯曲屈曲、扭转屈曲和弯扭屈曲的设计公式,两者均以弯曲屈曲的柱子曲线作为三种屈曲的稳定系数。美国钢标采用一条柱子曲线,17钢标采用四条柱子曲线,均考虑了杆件几何初始缺陷和残余应力,且均与各国的相关试验结果相符。美国钢标和17钢标的扭转屈曲和弯扭屈曲均源自相同的弹性稳定平衡方程,采用等效临界力的方法转换成弯曲屈曲临界力,利用弯曲屈曲柱子曲线进行设计计算。     

木结构轴心压杆的稳定系数φ值曲线及可靠度验算

本文以国内历年来所进行的木结构轴心压杆试验结果为基础,结合我国建筑用木材树种情况,分析研究提出轴心压杆按树种而不同的A、B、C三条φ值曲线,并对四种树种进行了结构可靠度验算。其结果可作为修订木结构设计规范的依据。     

钢轴压杆柱子曲线的建议及其可靠度分析

前言过去轴心压杆一般都采用单一的柱子曲线进行设计,其临界荷载是按理想直杆屈曲理论进行分析或者以试验曲线为准求出。我国现行的钢结构设计规范定出的柱子曲线,弹性阶段采用欧拉公式,弹塑性阶段采用抛物线公式,然后,以特殊安全系数考虑杆件初弯曲和初偏心等不利因素的影响。这种方法不能反映轴心压杆真实的工作情况。因此,目前国内外的趋     

楔形压杆的非弹性稳定研究

在已有的楔形单元弹性刚度方程的基础上,推导了它的弹塑性增量刚度方程,并利用所得到的结果研究了轴心和偏心楔形压杆在强轴平面内的非弹性稳定,得到了各种楔率下楔形压杆的柱子曲线和轴力-弯矩相关曲线.     

《钢结构设计规范》(GBJ17-88)内容简介

<正> 五、轴心受压构件的计算1.轴心受压构件的稳定性轴心受压构件的稳定性计算就是使截面上的平均应力等于或小于稳定的临界应力。轴心受压构件的稳定系数φ就是稳定临界应力σ_(cr)与钢材屈服强度(或屈服点),f_y的比值,本规范按柱的最大强度理论用柱挠曲线法算出96条φ-λ曲线(柱子曲线),经过归纳后得出φ值。在计算各条曲线时,考虑截面的不同形式和尺寸、不同的加工条件及残余应力图式,同时考虑(1/1000)杆长的初挠曲。由于算出的96条曲线的分布较为离散,若用一条曲线来代表这些曲线,就显得不够合理,所以有必要进行分类。将承载力相按     

残余应力对钢压杆承载能力的影响及理论分析概况(二)

<正> 四、有残余应力并有初始缺陷的轴心压杆(或有残余应力的偏心压杆)的理论计算上一节的分析是指理想直杆而言。实际上,钢压杆的屈曲强度除受残余应力影响外,总是受几何缺陷的影响的。钢压杆的几何缺陷包括横截面尺寸和特殊性的偏差、初弯曲和初偏心等。在进行压杆理论分析时,一般选用初弯曲为半个正弦波形,其中点矢高为L/1000,作为代表性的几何缺陷。然后考虑初弯曲和残余应力的共同影响     

考虑地基影响的压杆稳定性问题分析

针对不同性质的地基土对压杆稳定性的影响进行了分析，并确定了此时压杆临界力的计算公式，分析结果表明，地基土的影响会降低压杆的临界力。     

两种压杆计算长度的讨论

对带伸臂压杆和变轴力压杆的计算长度进行讨论。文献〔1〕忽视了压力对简支段刚度的影响 ,以致得出的计算长度偏小。为此 ,导出了带伸臂压杆的屈曲条件和计算长度的近似计算公式。文献〔2〕用能量法分析变轴力压杆 ,所取变形曲线明显偏离实际屈曲变形曲线。为此 ,用Newmark逐次逼近法对计算结果的误差度加以检验 ,并提出对计算长度修正的初步意见     

GFRP短柱构件轴压性能试验与有限元分析

为探究玻璃纤维增强复合材料(GFRP)压杆稳定承载性能,对GFRP圆杆进行轴心受压试验,主要考察长细比、截面尺寸以及边界条件对杆件的影响。通过试验得到杆件的极限承载力、破坏模式、荷载-位移曲线和应力-应变曲线。在试验基础上采用有限元软件ABAQUS计算了不同长细比、径厚比的两端铰支GFRP轴压杆的承载力,得到不同径厚比下轴压杆件极限承载力随长细比的变化曲线。结合试验和数值模拟结果,得到了铰支条件下GFRP轴心受力杆件破坏模式随长细比、径厚比的变化规律,为压杆稳定承载力计算公式的提出奠定基础。     

中心配索式预应力钢管混凝土轴压构件临界力理论分析方法

本文利用有限元法，共轭法对具有侧向水平弹性约束的轴心受压构件临界力的计算方法进行了分析和推导，所建立的理论计算方法概念明确、计算简便；为进行中心配索式预应力钢管混凝土结构的轴压构件临界力计算奠定了理论基础。     

剖分T型钢轴压杆件相关屈曲原理及其应用

通过对剖分T型钢轴压杆件屈曲原理的理论分析 ,考虑到剖分T型钢翼缘板较强 ,对腹板有一定的约束作用 ,指出了《钢结构设计规范》(GB 5 0 0 17)中对其腹板宽厚比限值过于保守。根据剖分T型钢组成板件的局部屈曲和轴压构件整体屈曲临界力相等的等稳定条件 ,在对“规范”中的剖分T型钢截面计算结果的基础上 ,提出了腹板宽厚比限值的合理公式 ,供修订钢结构设计规范时参考 ,也为保证剖分T型钢用作轴心压杆的安全性提供了理论基础 ,促进了国产剖分T型钢的应用。     

有初始荷载作用轴压钢构件预应力加固分析方法研究

对有初始荷载作用的钢压杆的预应力加固分析方法进行研究,建立相应钢压杆预应力加固有限元模型,进行数值计算以及参数分析,计算得到预应力-加固钢压杆极限承载力关系曲线,通过拟合得到有初始荷载作用的预应力加固钢压杆极限承载力的简化计算方法。经与数值模拟结果比较,误差小于5%,表明简化公式有效。     

变截面压杆稳定临界力能量计算方法

根据变截面压杆截面的变化规律,基于势能驻值原理,利用能量法推导出了变截面压杆稳定临界力的计算公式.该方法计算方便、精度高,适合于各种截面变化规律的压杆,易于被工程设计人员掌握.     

基于SAP2000的预应力撑杆式钢压杆分析

运用有限元分析软件SAP2000对预应力撑杆式钢压杆进行模拟分析,将所得结果与欧拉临界承载力进行对比分析,分析结果表明,施加预应力后的钢压杆的承载能力相较非预应力钢压杆提高较多,但与欧拉临界承载力之间仍有一定差距。