几何缺陷影响下的CFRP-方钢管极限承载力解析解

摘要

基于计算压弯构件弹塑性失稳的Je(z)ek法,推导了在轴压和弯矩共同作用下具有初始几何缺陷且拉压侧外表面粘贴碳纤维片后的方钢管构件失稳时极限荷载的计算公式.通过采用弹塑性有限元法,结合非线性屈曲理论,进行了受初始几何缺陷影响的碳纤维增强方钢管构件在压弯荷载共同作用下的屈曲分析,并得到极限承载力的数值解.将数值分析结果与Je(z)ek法得到的解析解进行比对,可以发现两种结果吻合较好.计算结果说明,当构件两端给定的弯矩超过某一数值后,具有缺陷的碳纤维增强方钢管构件的极限承载力高于完善的裸方钢管构件的极限承载力,表明了碳纤维作为增强材料的有效性和实用性.