焊接H形截面纯弯钢构件弹塑性局部相关屈曲分析

采用ANSYS软件建立焊接H形截面纯弯钢构件有限元分析模型,模拟截面残余应力、板件初始缺陷和几何非线性,分析强翼缘弱腹板和弱翼缘强腹板两组构件的弹塑性局部相关屈曲性能,分别讨论腹板高厚比、翼缘宽厚比和相对宽厚比(腹板高厚比与翼缘宽厚比之比)对构件局部稳定系数的影响。研究结果表明,局部稳定系数随腹板高厚比或翼缘宽厚比增大而显著降低,与相对宽厚比基本成线性关系;两组局部稳定系数拟合公式相对误差为-1.19%~1.15%,精度较高;可以根据整体稳定性和局部相关稳定性近似相等的原则,确定腹板高厚比和翼缘宽厚比限值相关曲线;平面外整体长细比较小时,钢结构设计规范的腹板高厚比和翼缘宽厚比限值部分超越宽厚比限值相关曲线。     

波折腹板工形构件翼缘稳定性能研究

提出了研究波折腹板工形构件翼缘稳定性能的合理简化模型,探讨了翼缘弹性屈曲应力与翼缘名义宽厚比、腹板波形的关系;基于翼缘屈曲时可能出现的2种屈曲模态,分别解释了其发生机理并给出了相应的临界荷载计算公式;提出了2种屈曲模态的判断依据,通过一系列弹塑性分析考察了不同屈曲模态下构件承载力随宽厚比的变化特点.结果表明,屈曲模态Ⅰ对构件的翼缘稳定十分不利,应尽量避免.基于屈曲模态Ⅱ的屈曲应力,提出可用于工程设计的合理宽厚比限值.     

Ⅰ形轴压构件中板件的相关屈曲及宽厚比

采用有限条法分析了Ⅰ形轴心受压构件中翼缘和腹板的相关屈曲 ,推导了翼缘和腹板的宽厚比限值公式。分析中考虑了屈曲系数的变化以及残余应力、初弯曲等的影响 ,在弹塑性阶段采用了有效模量。最后 ,讨论了现行规范GBJ17— 88中的相关规定     

Q550GJ高强钢焊接箱形截面残余应力试验研究

为了研究国产Q550GJ高强钢焊接箱形截面构件的残余应力分布情况,根据其力学性能,设计和加工了6个Q550GJ高强结构钢焊接箱形截面构件,采用分割法对其进行残余应力试验。基于试验测量数据,得到不同试件的残余应力分布,研究板件宽厚比、板件厚度等几何尺寸对残余应力的影响。研究结果表明:高强钢Q550GJ焊接箱形截面构件的翼缘和腹板两端近焊缝区域出现较大的残余拉应力,翼缘和腹板中部呈现大小基本不变的残余压应力区,其余部位为由残余拉应力到残余压应力转变的过渡区域。随着宽厚比的提高,翼缘和腹板残余压应力值相应减小,残余拉应力值的变化规律不明显,有增大的趋势,且残余拉应力值均小于高强钢Q550GJ的屈服强度。在相同宽厚比情况下,焊接箱形截面构件厚度增加后,翼缘和腹板的残余压应力和残余拉应力相应减小。     

折线形腹板H型钢梁翼缘局部稳定性能研究

通过ANSYS软件研究折线形腹板H型钢梁受压翼缘的局部稳定性能。将有限元模型的波幅设为0,折线形腹板H型钢梁的翼缘局部稳定问题即变成平腹板梁翼缘的局部稳定问题。将有限元模型中令波幅为0得出的计算结果与已有研究结果进行对比分析,验证了模型的正确性。最后,根据有限元分析得出的一系列结果,得到翼缘的两种屈曲模态,并推导出翼缘宽厚比限值的计算式。     

Experimental study on residual stresses in welded monosymmetric I-section

为了研究单轴对称焊接工字形截面残余应力分布规律,采用盲孔法对15个单轴对称工字形截面试件进行了试验研究,得到了不同试件全截面纵向残余应力分布,研究了腹板高厚比、翼缘宽厚比、翼缘宽度、施焊顺序等对残余应力的影响。试验结果表明：残余压应力数值与截面尺寸直接相关,残余拉应力数值受截面尺寸影响较小;腹板中靠近宽翼缘一侧的残余压应力峰值大于靠近窄翼缘一侧的压应力峰值;翼缘宽度增大时,分布于所在翼缘和腹板的残余压应力减小;施焊顺序对翼缘上的残余应力及腹板上的残余拉应力峰值有一定影响,而腹板上的残余压应力没有明显变化。基于试验结果,提出了适用于单轴对称焊接工字形截面的残余应力分布模型,该模型能够较准确反映各种因素的影响。     

单轴对称焊接工字形截面残余应力试验研究

为了研究单轴对称焊接工字形截面残余应力分布规律,采用盲孔法对15个单轴对称工字形截面试件进行了试验研究,得到了不同试件全截面纵向残余应力分布,研究了腹板高厚比、翼缘宽厚比、翼缘宽度、施焊顺序等对残余应力的影响。试验结果表明:残余压应力数值与截面尺寸直接相关,残余拉应力数值受截面尺寸影响较小;腹板中靠近宽翼缘一侧的残余压应力峰值大于靠近窄翼缘一侧的压应力峰值;翼缘宽度增大时,分布于所在翼缘和腹板的残余压应力减小;施焊顺序对翼缘上的残余应力及腹板上的残余拉应力峰值有一定影响,而腹板上的残余压应力没有明显变化。基于试验结果,提出了适用于单轴对称焊接工字形截面的残余应力分布模型,该模型能够较准确反映各种因素的影响。     

Q460高强度钢材工形压弯构件抗震性能的试验研究

为研究高强度钢材工形压弯构件的抗震性能,对6个Q460钢材工形压弯试件进行低周往复荷载试验研究,分析板件宽厚比、轴压比等因素对试件的破坏形态、耗能能力和抗震性能的影响,给出截面Np-Mp理论曲线并与试验结果进行对比。结果表明,Q460高强度钢材工形压弯构件具有很好的耗能能力和抗震性能,可以应用于抗震钢框架;且当翼缘和腹板宽厚比超限时,承载力退化仍然较慢,极限层间位移角明显大于1/50,表现出良好的抗震性能和极限承载能力;采用极限分析方法求得的Np-Mp曲线计算Q460钢材工形压弯构件平面内稳定承载力是偏于安全的。建议Q460钢材工形截面压弯构件的翼缘宽厚比限值为9,腹板宽厚比限值为33;同时建议抗震规范中钢柱的板件宽厚比限值应与轴压比相联系。     

十字形截面钢异形柱的抗震性能和板件宽厚比限值研究

按照强震区多、高层钢框架结构柱的受力工况,以现行国标型钢组合的工程应用为目标,设计不同轴压比下不同翼缘宽厚比与不同腹板高厚比组合的36个十字形截面钢异形柱模型,模型截面应力相似系数为1,缩尺比为1∶2。考虑试件的初始缺陷和材料非线性,对这些模型系统地进行常轴力、低周反复荷载下的有限元计算。模拟模型的受力、变形、破坏全过程,研究变形模式、破坏模态、滞回性能、承载能力、耗能能力等抗震性能,并分析翼缘宽厚比、腹板高厚比和轴压比对抗震性能的影响规律,对模型的整体抗震性能进行综合评价。最后,基于抗震设计承载力取值和整体抗震性能的要求,提出不同轴压比下,能够在强震区使用的十字形截面钢异形柱翼缘宽厚比与腹板高厚比的组合限值,为工程应用和钢异形柱结构技术规程的编制提供理论依据。     

小截面焊接工字钢残余应力分布试验研究

为研究小截面焊接工字钢残余应力分布规律,采用分割法,对某经振动台试验后的拉链柱式中心支撑钢框架结构中18个焊接工字形小截面试件的残余应力进行了测量。基于测量数据,得到了残余应力分布和拉、压残余应力的大小,研究了板件宽厚比对残余应力的影响。结果表明,较小截面试件的残余应力与翼缘、腹板宽厚比之间并无明显规律。建议翼缘端部和腹板的中部残余压应力值取0.5f_y(f_y为钢材屈服强度),翼缘中部和腹板端部残余拉应力值取0.8 f_y。基于此,提出了小截面焊接工字钢残余应力分布的简化计算模型,并将模型计算值与试验值进行了对比,绝大部分的实测残余应力值均在简化计算模型计算值的包络范围内。