模拟冷弯残余应力及其在稳定分析中的应用

冷弯残余应力的存在会影响薄壁型钢构件的整体稳定性。通过运用ANSYS软件,创建初应力文件的方法来模拟冷弯残余应力分布,并将其应用在整体稳定分析中。该方法解决了直接考虑冷弯残余应力影响下,薄壁型钢结构构件弹塑性整体稳定计算问题。     

残余应力对冷弯厚壁压弯构件抗震性能影响分析

冷弯型钢构件因其成本效益和多功能性而在结构工程中得到广泛应用。然而,由制造过程中产生的残余应力可能会显著影响其在地震荷载下的行为。因此,通过数值分析研究残余应力对冷弯厚壁压弯构件抗震性能的影响。研究结果表明,残余应力会影响构件的峰值强度、延性和能量耗散能力,从而影响其整体抗震响应。研究结果为改进冷弯型钢在地震作用下的设计规范和指南提供了参考。     

残余应力对冷弯厚壁方矩管轴压承载力的影响

根据已有残余应力分布模型对冷弯厚壁型钢典型截面进行了理论分析,得到残余应力对冷弯厚壁型钢轴压构件承载力的影响规律。在理论分析的基础上对不同厚度、不同宽厚比的Q235、Q345冷弯厚壁型钢进行有限元分析,得到不同长细比的各构件在考虑和不考虑残余应力两种情况下的轴压承载力,并研究残余应力对冷弯厚壁型钢长柱轴压承载力的影响。结果表明:残余应力对冷弯厚壁型钢轴压承载力的影响在长细比为90时达到最大,且对Q235钢的影响比Q345钢的影响略小。根据有限元分析结果提出了冷弯厚壁型钢轴压构件受残余应力影响程度的计算公式。结果表明:计算公式具有较高的精度。     

冷弯厚壁型钢冷弯效应及残余应力研究进展

目前,我国对壁厚6 mm以上的冷弯型钢在结构设计时尚无相应技术标准可依。首先,介绍了北美AISI、澳洲/新西兰AS/NZS规范、欧洲ER3规范和我国GB 50018—2002规范中考虑冷弯效应的屈服强度计算方法及其理论依据,并将各规范计算值与冷弯厚壁试验数据进行了对比,结果表明各国规范计算值均偏于保守,其中,我国规范计算值和欧洲规范很接近,可用于厚壁型钢考虑冷弯效应的屈服强度计算。其次,鉴于冷弯型钢中残余应力分布与热轧型钢中完全不同,对冷弯残余应力从试验、理论和数值研究方面进行了评述,可为冷弯厚壁型钢构件的进一步研究提供基础。最后,结合我国现有的规范情况,对冷弯厚壁型钢在冷弯效应及残余应力方面有待进一步研究的问题提出了建议。     

冷弯残余应力场分析

将冷弯加工过程分解成加载 (塑性变形 )和卸载 (回弹 )两个过程 ,并分别求解得出每个过程中的应力场。通过将两个过程中分别产生的应力场迭加 ,得出构件中的冷弯残余应力值。分析所得结果与现有的研究成果有明显的区别 :纵向残余压应力沿板厚方向的分布 ,表现为自内壁向中性层增长。这种纵向残余应力分布不同于现有文献提出的线性分布 ,对结构稳定性较为不利 ,使弯曲区的板在外荷载作用下的有效厚度明显地减小。弯曲区的外壁纵向残余拉应力值略大于内壁上的纵向残余压应力值。冷弯残余应变计算值与实测值是相当的。     

厚壁冷弯角钢冲压成形残余应力的数值模拟

利用有限元分析软件ANSYS/LS-DYNA对厚壁冷弯角钢冲压成形的弯曲和回弹过程进行了数值模拟,得到了其中的冷弯残余应力分布情况,并总结出了分布规律,为冷弯残余应力的进一步研究奠定了基础。     

弧形圆管冷弯成形工艺的有限元模拟

弧形构件经历冷弯成形获得设计所需的曲线形状,冷弯成形工艺所产生的残余应力以及材性的改变受到普遍关注。采用有限元分析软件ANSYS研究弧形圆管的典型冷弯成形工艺,实现冷弯成形过程的有限元模拟,并研究成形荷载与构件塑性变形和回弹量之间的关系,分析成形后残余应力及应变的分布规律,以及校核成形后构件的椭圆度。分析结果表明：弧形圆管的冷弯回弹对构件成形精度影响明显;冷弯成形会导致构件内部产生明显的残余应力与应变,且残余应力水平很高;冷弯成形引起圆管椭圆度变化较小。     

用有效面积法计算残余应力对薄壁型钢轴心压杆整体稳定的影响

根据冷弯薄壁型钢构件残余应力分布特点，以卷边角钢75mm 75mm 20mm 2．5mm为例，探讨用有效面积法，计算残余应力对冷弯薄壁型钢轴心压杆整体稳定的影响，并且将此方法和试验结果与冷弯薄壁钢结构技术规范所采用的方法进行了对比分析，证实有效面积法是可行的，提出了完善规范的建议。     

冷弯方钢管焊接纵向残余应力分析

为了解冷弯方管的焊接纵向残余应力分布,应用较贴近实际情况的双椭球热源模型,对冷弯方钢管的焊接过程进行数值模拟,通过与实测数据进行对比来验证数值模拟的可行性,并对比不同边长、壁厚,以及热输入条件下的焊接纵向残余应力分布,得出:当其他条件不变时,不同边长方管的焊接纵向残余应力,在焊缝及邻近焊缝部位的分布差距不大,而在距焊缝较远的部位,大边长方管的焊接纵向残余应力要明显大于小边长方管;较薄管壁与较高热能输入的方管更易被焊透,纵向残余应力值更高,分布也更均匀。     

冷弯残余应力的测试方法改进与模拟

针对采用电化学腐蚀方法,测试冷弯薄壁型钢构件残余应力工艺中,存在着测点失效过多的不足,调整了电解液配比,改进了测点防腐处理及调减测点数量等,测试效果改善明显。提出了运用有限元方法,采用弯曲与回弹组合的原理,模拟冷弯薄壁型钢的成型过程,获取冷弯残余应力的方法。模拟结果与试验结果比对表明,提出的模拟方法是可行的。试验与模拟相结合,为进一步开展冷弯残余应力的研究提供了方便。     

冷弯残余应力场研究

冷弯加工过程可分解为加载 (塑性变形 )和卸载 (回弹 )两个过程。依次分析每个过程的应力场 ,利用弹塑性理论求得弯曲过程中应力场的理论解 ;再运用大型有限元分析软件ANSYS对回弹过程进行模拟 ,得出回弹应力场。最后将两个过程中产生的应力场相迭加 ,得到弯板中的冷弯残余应力分布。     

冷弯型钢轴心受压构件在初始缺陷影响下的整体稳定性分析

随着我国经济的发展,大规格冷弯型钢作为受压构件被越来越广泛地应用于建筑工程中.钢结构主要由整体稳定控制设计,因此钢结构的整体稳定一直是建筑安全领域的研究重点.参考国内外资料,从理论上分析了不同类别初始缺陷对冷弯型钢轴心受压构件整体稳定性的影响,同时指出目前研究中的不足和进一步研究的方向.     

焊接铝合金构件残余应力试验研究

迄今为止,我国有关焊接铝合金构件残余应力的研究还不多见.由于铝合金与钢型材的材性等方面有诸多不同,使得焊接对铝合金的影响变得更为复杂.作为焊接影响的一个重要方面,焊接残余应力的分布规律成为迫切需要研究的重要课题.为此,采用切片法对两种方式焊接的铝合金工字型截面构件的残余应力进行了测试.通过对测试数据的分析整理,得出纵向焊接工字型截面构件残余应力的分布情况.为进一步总结焊接铝合金构件残余应力的分布规律及研究残余应力对构件承载力的影响提供了基础.     

高温作用后高强Q690钢焊接截面残余应力试验研究

焊接中的不均匀受热和冷却使钢材内部产生残余应力,残余应力会降低钢构件的刚度、稳定承载力和疲劳性能。钢构件在高温下的强度退化、塑性和蠕变变形会引起截面残余应力改变,从而影响其火灾下及火灾后承载力。为此,采用高强Q690钢材制作了6个焊接构件,包括H形、箱形两种截面形式。利用切条法测量其在常温（20℃）下、600℃和800℃高温作用后的截面残余应力,得到不同温度作用后残余应力的大小与分布。结果表明：高温作用后,残余应力有不同程度的释放;经历600℃作用后,箱形与H形截面残余应力幅值均下降至常温下的约35%;经历800℃作用后,箱形与H形截面残余应力幅值均下降至常温下的15%以下。基于试验结果,提出Q690焊接截面残余应力分布模型及残余应力幅值随受火温度变化的折减系数。     

偏心受压冷弯薄壁槽钢的卷边角度优化设计

为了使得钢结构的性能与用钢量比达到最优,前人对槽型钢的截面尺寸优化进行了较为充分的研究。但是,涉及卷边角度的优化特别是偏心受压工况下的优化分析却很缺乏。以Yao-Teng偏心受压计算公式,结合遗传算法,以冷弯卷边槽钢柱偏心受压为例,将槽钢卷边角度与偏心距作为设计变量,寻找在不同偏心距受压情况下,达到最大畸变屈曲临界应力的卷边角度。基于有限条分析程序,对两端简支与两端固支情况下不同截面尺寸构件的畸变屈曲临界应力进行了计算分析,最终得出不同偏心距受压下统一的最优卷边角度。为了方便工程设计人员设计时参考,建议卷边角度统一取为100°。     

冷弯矩形钢管冷成型对节点性能的影响

冷弯矩形钢管在冷成型过程中提高了材料的屈服点和抗拉强度同时降低了延性.利用分析软件ANSYS,对冷弯矩形钢管柱与H型钢梁连接节点和焊接箱形钢管柱与H型钢梁连接节点的屈服荷载、极限荷载及位移延性进行对比分析,探讨冷弯矩形钢管的冷成型过程对节点性能的影响.     

考虑初始缺陷的冷弯矩型管轴压极限承载力研究

运用ANSYS通用有限元软件包,综合考虑初始几何缺陷、残余应力、冷弯效应等因素,分析了壁厚大于6mm的冷弯矩型管轴心压杆的极限承载力,得出其稳定系数,并与《钢结构设计规范》、《冷弯薄壁型钢结构技术规程》的计算结果进行对比,提出了冷弯中厚壁矩型管轴心压杆稳定系数的初步确定方法。     

冷弯矩形钢管框架非线性有限元分析

冷弯矩形钢管冷成型过程提高了材料的屈服点和抗拉强度同时降低了延性,因而冷弯矩形钢管作为柱材在建筑结构抗震中的应用有待进一步研究。为了验证冷弯矩形钢管整体结构在抗震工程中的有效性,本文对冷弯矩形钢管框架(一榀两层两跨)与焊接箱形框架(一榀两层两跨)进行低周反复荷载作用模拟分析。非线性有限元分析表明,冷弯矩形钢管柱有很好的抗震性能。