卷边翼缘工形构件在压弯荷载作用下的稳定承载力设计理论

卷边工形截面构件作为一种高效型材,在弯矩与轴力共同作用下的破坏模型常常是伴随板件局部屈曲的整体失稳。利用板壳有限单元法,研究卷边工形截面构件在板件局部屈曲下的构件整体稳定承载力,建立其稳定承载力设计公式。首先,通过设计大量算例,研究了截面宽高比、腹板高厚比、翼缘宽厚比等截面参数对短柱承载性能的影响,其中考虑了板组之间屈曲的相关作用,获得了考虑板组局部屈曲特性的短柱稳定承载力相关公式。在短柱板件局部失稳承载力研究的基础上,计入构件长细比对长柱面内和面外稳定承载性能的影响,通过数值分析建立了卷边工形构件在压弯荷载作用下的稳定承载力设计公式。     

卷边翼缘工形构件稳定性能及经济性能分析

以卷边工形构件和普通工形构件为研究对象,从稳定性能和经济性能两方面进行对比。首先,分析二者屈曲形式的异同,并通过对比二者腹板和翼缘的屈曲系数来反映二者稳定性能的差异。然后,基于弹塑性范围内的稳定承载力有限元分析,从两方面入手对二者的经济性能进行研究:一是用钢量相同,比较二者的承载力;二是承载力相同,比较二者的用钢量。研究结果表明:卷边工形构件是一种较工形构件更为经济高效的型材。     

卷边翼缘工形截面梁的稳定性能及设计方法

基于大挠度弹塑性板壳有限元分析方法,系统地研究了卷边工形梁在两端等弯矩作用下的失稳机理与稳定承载力,揭示了卷边工形截面构件的局部屈曲、畸变屈曲、整体侧向失稳以及它们之间的相互作用。系统地分析了截面宽高比、腹板高厚比、翼缘宽厚比、长细比等构件参数对侧向稳定承载力的影响,并基于大量的数值计算数据给出了卷边工形梁在两端等弯矩作用下的稳定承载力设计公式,可为规范修订以及工程设计提供依据。     

卷边翼缘工形截面构件的局部稳定性能

提出了一种翼缘卷边的工形截面薄壁构件,可以应用在轻型钢结构房屋结构中。由于翼缘板有卷边的加强作用,极大地提高了其局部屈曲荷载,从而使翼缘板可以不受板件宽厚比限值的约束,能获得比较好的经济效益。为此建立了翼缘卷边工形截面构件有效长宽比的概念及其计算公式,并通过变化几何参数对这种截面的局部屈曲性能进行研究和分析,从而确定卷边宽度系数的合理取值以及卷边翼缘宽厚比限值。     

卷边翼缘工形变截面构件在压弯荷载作用下平面内稳定承载性能研究

针对卷边工形变截面构件在压弯作用下的面内稳定承载性能进行研究,并在已有的卷边工形等截面压弯构件面内稳定承载力公式的基础上,参照CECS 102∶2002《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》中的变截面构件设计方法,给出卷边工形变截面构件压弯平面内稳定承载力的计算公式。楔率是影响变截面构件稳定承载力的重要因素,设计了一系列算例,重点考察楔率对变截面卷边工形构件稳定承载性能的影响,同时也验证了所给出的平面内稳定承载力计算公式的准确性和适用性。     

薄壁构件的复杂卷边研究

复杂卷边是薄壁构件为满足对简单卷边加劲的需要而产生的,形式多种多样。介绍带复杂卷边薄壁构件的研究现状和复杂卷边所带来的新问题,供我国冷弯薄壁型钢研究参考。     

中美规范关于卷边槽形受弯构件承载力比较分析

新近纳入北美规范NAS 2004的直接强度法对冷弯型钢构件的畸变屈曲要求单独验算,但《冷弯薄壁型钢结构技术规范》(GB 50018-2002)对此还无明确规定。在总结冷弯型钢构件畸变屈曲性能的基础上,对其承载力计算方法给予介绍,由简化模型计算得到的受弯构件的畸变屈曲弹性临界应力中,引入直接强度法计算“规范”(GB 50018-2002)附录中卷边槽形受弯构件的承载力。结果表明,附录中部分截面的受弯承载力由畸变屈曲控制。同时,NAS 2004与“规范”(GB 50018-2002)计算结果的比较表明,“规范”(GB 50018-2002)的计算规定虽安全,但太过保守。因此,提出将翼缘屈曲系数调高至3.0的建议。     

循环荷载作用下工形截面压弯构件考虑损伤的稳定承载力

采用混合强化准则 ,考虑Bauschinger效应、屈服平台、硬化 (软化 )效应及损伤和损伤演化影响 ,提出了结构钢弹塑性各向异性损伤本构模型 ;采用U L 格式的壳体大挠度双重非线性有限元分析方法 ,对工形组合截面压弯钢构件进行循环荷载作用下的非线性分析 ,得出构件循环荷载作用下极限承载力的计算公式     

冷弯薄壁斜卷边槽钢受压构件的承载力试验研究

为了研究冷弯薄壁斜卷边槽钢简支柱的受压性能,对三种截面形式(卷边相对翼缘的弯起角度分别为45°、90°、135°)、三种不同长度(500mm1、250mm2、000mm)共计30根冷弯薄壁卷边槽钢简支柱进行了破坏性试验研究。研究结果表明,卷边弯起角度及荷载作用位置对试件的受压极限承载力和破坏模式影响显著。三种截面形式的试件都具有一定的屈曲后强度,其中大部分试件的破坏模式中包含有畸变屈曲模式。在偏心距相等的情况下,卷边弯起角度为45°的试件受负向偏心荷载时的受压承载力比90°和135°的试件略高;相反,受正向偏心荷载时,前者的受压承载力明显低于后两者。此外,对试验进行了有限元模拟,计算结果与试验结果吻合良好。     

高强冷弯薄壁型钢卷边槽形截面偏压构件试验研究及承载力分析

进行了48根屈服强度550MPa高强冷弯薄壁型钢卷边槽形截面偏心受压构件试验,考虑了不同截面形式、厚度、长细比和荷载偏心方式的影响,研究了这类偏心受压构件的破坏模式、承载力影响因素以及构件承载力计算方法。结果表明：高强冷弯薄壁型钢偏压构件由于材料强度高,截面宽厚比较大,局部屈曲和畸变屈曲的影响较大,我国规范仅考虑了局部屈曲的影响而没有全面考虑畸变屈曲的影响,这使得部分发生畸变屈曲的试件计算结果偏于不安全,但又对不发生畸变屈曲的长细比较大的构件偏于保守。最后,在试验和现有规范方法比较分析的基础上,提出了一种适用于高强冷弯薄壁型钢偏压构件极限承载力的建议计算方法。该建议方法计算所得结果与试验结果吻合较好,且安全可靠,可供设计参考。     

冷弯薄壁卷边槽钢屈曲荷载有限元分析

冷弯薄壁卷边槽钢是一种常用的轻型薄壁钢材,研究其屈曲模式之一———畸变屈曲逐步受到重视。本文用ABAQUS分析了C180型冷弯卷边槽钢的轴心受压受力性能,并提出加设隔板的方法来提高其承载力,供工程设计参考采用。     

卷边Z型钢梁防止畸变屈曲的加固措施研究

采用有限元软件ABAQUS对卷边Z型钢梁进行线弹性畸变屈曲分析,针对其畸变屈曲模态,在沿梁的长度方向加设一定数量的连杆或隔板来防止畸变屈曲的发生.通过有限元对加固后的Z型钢梁进行分析,比较各种加固措施,提出有效的加固方法.     

加设隔板的卷边槽钢受压弹性畸变屈曲

采用有限元程序ABAQUS对受压卷边槽钢进行线弹性畸变屈曲分析,在此基础上,对加设隔板和加设连杆两种加固方式的效果进行分析比较。结果表明,在相同的间距布置下,加设隔板对受压卷边槽钢的屈曲荷载提高较大。经过对比,当采用矩形隔板,在1/2半波间距布置隔板时,为最经济有效的布置方式。     

变截面H型钢柱相关屈曲性能研究

采用板壳单元离散变截面H型钢柱,并同时考虑构件整体与局部初始缺陷、残余应力、材料屈服、几何非线性等因素的影响。根据数值分析的结果,重点研究了腹板宽厚比、腹板楔率、翼缘宽厚比、长细比等参数对板件局部屈曲与构件整体稳定的影响,总结了压力作用下变截面H型钢柱局部屈曲、整体屈曲和相关屈曲的发展过程以及影响因素。