新型冷弯翼缘闭合组合轴压构件力学性能研究

利用冷弯薄壁型钢截面成型灵活的特点,将既有的两类翼缘闭合截面形式经过合理变形,再经两两组合点焊形成两类新型截面形式——翼缘闭合组合截面DHF1、DHF2。采用ANSYS非线性有限元分析方法,针对新型截面轴压构件,建立了有效的分析模型,通过对构件的应力－应变关系曲线、参数变化时的极限应力变化曲线和应力、变形云图,全面考察了截面高度、截面宽度、板件厚度和闭合区高度比等参数对构件的变形模式、屈曲特征、承载力、极限应力等方面力学性能的影响规律。研究结果表明,新型截面轴压构件板件的局部屈曲不易出现,从而具有截面刚度大、承载能力强的特点,对于中、小长细比构件的极限应力常可达到材料的屈服强度,证明提出的冷弯翼缘闭合新型组合截面轴压构件具有较为优越的力学性能,可以深入试验研究并合理推广使用。     

新型冷弯翼缘闭合轴压构件力学性能

目的分析提出的两种新型（HF1、HF2）冷弯翼缘闭合截面在轴压荷载作用下的力学性能.方法采用非线性有限元数值方法,应用大型有限元通用程序ANSYS对新型截面构件的力学性能进行模拟.结果分析了新型截面构件在轴压荷载作用下的屈曲模式、变形特征、承载力、刚度等方面力学性能,并与同截面参数冷弯C形构件相比表明,新型冷弯截面构件具有截面平均应力高、构件刚度大、弯曲变形小,板件不易局部屈曲等力学性能优势,HF1、HF2轴压构件的单位承载力耗钢量最低分别为同截面参数C形构件的46%和41.6%,单位承载力耗钢量降低幅度明显.结论所提出的新型冷弯翼缘闭合构件具有多方面优良的力学性能,并具有明显的经济性优势,可以深入研究并合理推广使用.     

新型冷弯翼缘闭合组合构件压弯力学性能

目的 分析冷弯翼缘闭合截面(DHF1、DGF2)构件在压弯荷载作用下的力学性能.方法 采用非线性有限元数值方法,应用大型有限元通用程序ANsYs对新型截面构件的力学性能进行模拟.结果 分析了新型截面构件在压弯荷载作用下的屈曲模式、变形特征、承载力、刚度等方面力学性能,新型冷弯截面构件具有截面平均应力高、相关曲线饱满、构件刚度大、弯曲变形小,板件不易局部屈曲等方面力学性能优势,DHF1、DHF2构件的单位承载力耗钢量最低分别为同截面参数C形构件的46.0%和44.2%.结论 所提出的新型冷弯翼缘闭合构件相关曲线饱满,适宜承受压弯荷载,并且具有多方面优良的力学性能,可以深入研究并合理推广使用.     

新型冷弯翼缘闭合构件力学性能研究

为进一步利用空翼缘梁截面形式开展,抗弯、扭刚度大的特点,并进一步优化冷弯薄壁型钢构件的截面形式,适当改变空翼缘梁的截面构成参数,提出2种新型冷弯翼缘闭合截面．采用非线性有限元方法分析新型截面构件在轴压、弯矩和压弯荷载作用下的屈曲模式、变形特征、承载力、刚度等方面力学性能．分析表明：新型冷弯截面构件在承受轴压荷载时具有截...     

冷弯新型箱形组合截面受压构件性能研究

为进一步优化冷弯截面的设计,并基于箱形截面具有双轴对称、抗弯扭刚度大的特点,应用冷弯∑形截面构件两两组合点焊,提出两种新型箱形组合截面——翼缘对焊箱形组合截面和翼缘叠焊箱形组合截面.采用非线性有限元的分析方法,通过对两类箱形组合截面及其单一加劲参数变化条件下轴压构件的屈曲模式、变形过程、荷载-位移关系曲线、应力-应变关系曲线等方面的研究,全面分析了两种新型截面构件的屈曲性能和受力性能.将两种新型截面构件与具有相同外形尺寸的单肢C形腹板加劲构件进行了截面平均应力、屈曲模式等方面的性能比较,证明两种新型截面构件与其单肢开口截面构件相比具有显著提高截面平均应力、构件刚度大,构件整体变形小等.     

现行规范对高强复杂加劲冷弯构件力学性能适用性研究

目的研究《冷弯薄壁型钢结构技术规范》(GB50018-2002)对G550级高强复杂加劲冷弯薄壁钢材的适用性,提出计算其承载力的修正系数.方法对17根壁厚均为1.1 mm的G550高强钢材进行试验和理论计算,分析高强新型冷弯箱型组合截面受弯构件力学性能.结果无论试验受弯极限承载力或是理论受弯极限承载力,DS1型截面构件均比DS2型截面构件提高近20%;试件的合理高宽比为2~4;对于DS1型截面构件建议不折减,对于DS2型截面构件建议采用0.8的折减系数.结论现行《冷弯薄壁型钢结构技术规范》(GB50018-2002)对G550级高强复杂加劲构件基本适用,对于新型高强冷弯薄壁型钢梁的受弯极限承载力一般情况下要大于规范给出的理论受弯极限承载力.不同的截面构件所适合的折减系数不同,工程设计可根据构件截面的情况决定是否折减.     

开口冷弯厚壁型钢组合截面轴压构件抗震性能研究

为研究开口冷弯厚壁型钢组合截面构件在轴向滞回荷载作用下的抗震性能,选取了3根由壁厚t=3 mm、8 mm冷弯单槽钢组合而成的工字形组合截面构件,对其进行轴向滞回加载试验.分析不同试验现象及破坏模式,初步讨论了长细比、宽厚比对构件抗震性能影响,并与单截构件性能对比.在与试验结果对比吻合度较好的基础上,建立精确的ANSYS有限元模型,选取不同腹板宽厚比(h/t=20～50)、不同长细比(λ_y=30～90)的构件进行参数化分析.研究结果表明：组合截面构件延性较单截面构件要好,失稳破坏延后;宽厚比、长细比是影响冷弯型钢抗震性能的两个主要因素,宽厚比(h/t)越大抗震性能越差,长细比(λ_y)越大抗震性能同样也越差,设计时应尽量避免选择长细比和宽厚比均较大的构件.     

CFRP加固冷弯薄壁C型钢长构件的轴压承载力

为了研究CFRP加固冷弯薄壁C型钢长构件的承载能力,对腹板和翼缘均粘贴CFRP的试件进行了轴心受压加载试验。7根长度均为1 400 mm的试件,其中1根为未加固的控制试件,其余6根封闭缠绕外贴50 mm宽CFRP间距为50、100、150 mm 3种情况,层数为1层和2层。试验结果表明,在轴心荷载作用下的破坏模式为整体弯扭失稳,与控制试件相比,加固后试件的稳定极限承载力均有不同程度的提高;当CFRP间距与腹板高度的比值小于1时,加固效果较理想,且2层CFRP的加固效果好于1层。最后,采用有限元对模型进行数值模拟,对比试验数据和数值模拟结果,二者吻合较好。     

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％。     

新型冷弯薄壁型钢-混凝土组合楼盖耐火性能数值模拟研究

冷弯薄壁型钢-混凝土组合楼盖主要由上部压型钢板-混凝土组合楼板和下部冷弯薄壁型钢拼合梁组成,当楼盖下侧发生火灾时,冷弯薄壁型钢梁和压型钢板会直接受火.为提升组合楼盖的耐火性能,在型钢梁的下翼缘固定防火板材,形成防火保护层,从而提出一种新型冷弯薄壁型钢-混凝土组合楼盖.然而,加入防火保护层后,楼盖的温度分布、变形和耐火极...     

冷弯薄壁钢类椭圆截面轴压构件设计方法

为研究冷弯薄壁钢空心类椭圆截面轴心受压构件的有限元数值模拟及设计方法,考察了现行冷弯薄壁钢结构设计规范中的有效宽度法对该类型截面构件的适用性．采用Abaqus建立冷弯薄壁钢空心类椭圆该模型可以准确地模拟此类构件的力学性能截面轴心受压构件的非线性有限元数值模型．有限元模型计算结果与试验结果的比较表明,该模型可以准确地模拟...     

冷弯薄壁型钢轴心受压构件局部屈曲后强度分析

冷弯薄壁型钢具有较大的受压屈曲后强度,目前常用有效宽度法和直接强度法两种方法分析。本文通过算例与试验结果对比,找到了两种方法与试验结果之间的极限承载力差值,其中《冷弯薄壁型钢结构技术规范》提出的有效宽度法偏于保守,而直接强度法的分析结果较为接近,在工程应用中可以考虑采用直接强度法分析。     

加斜撑冷弯薄壁型钢组合墙体的抗震性能

通过对竖向荷载作用下加斜撑冷弯薄壁型钢组合墙体的抗震性能试验研究,考察了墙体的受力特性、破坏模式和滞回性能,分析了覆面板对组合墙体滞回性能、延性和耗能能力的影响.结果表明:相同竖向荷载作用下,单面覆OSB板墙体较无面板墙体的抗剪承载力提高了38.79％;墙架柱轴压比为0.24较轴压比为0.16的单面覆OSB板组合墙体抗...     

锈损冷弯薄壁型钢材料力学性能试验

为研究锈蚀对冷弯薄壁型钢材料力学性能的影响,通过对工业环境下服役9 a的冷弯薄壁C型檩条进行拉伸试验,探讨锈蚀程度、类型对其材料力学性能的影响.研究了钢材断口形态、应力-应变曲线、力学性能指标与其锈损程度、类型之间的关系,建立了锈损冷弯薄壁型钢材料本构模型.在此基础上,运用有限元方法分析比较了锈蚀对不同材料属性、不同厚度钢板力学性能的影响.结果表明:点蚀试件断口为单一的平断形式,而全面锈蚀试件断口则呈现为斜断、圆弧断或阶梯断;点蚀试件均表现为屈服平台、颈缩段消失,而全面锈蚀仅当锈蚀率达到36.14%时,屈服平台才消失;试件屈服强度、极限强度、伸长率、极限应变、弹性模量均随锈蚀程度增大而减小,当锈蚀率为36%时,强度下降36.66%,伸长率下降约70%.点蚀对延性的影响要高于全面锈蚀,锈蚀对冷弯薄壁型钢材料性能的影响要高于热轧型钢.     

轴压下大型薄壁圆柱壳的稳定性研究

承受轴向和周边径向压力的大型薄壁钢柱壳结构的稳定性分析是一个十分复杂的问题.根据理想壳体结构的屈曲平衡方程得出的临界应力,结合德国和我国的设计规范,通过有限单元法研究了初始缺陷、环向加劲肋间距、大开孔对薄壁圆柱壳稳定性的影响.结果表明:初始缺陷可使薄壁柱壳的极限屈曲应力降低至理想壳体临界应力的1/4以下;环向加劲肋间距的减小能够使得壳体极限屈曲应力显著增加,进而大大地提高了壳体的轴向承载力;大开孔的存在严重削弱了壳体的整体稳定性.上述结论对于薄壁柱壳的稳定性分析具有一定的理论意义和实用价值.