冷弯薄壁卷边槽钢受弯构件畸变屈曲性能研究

摘要

冷弯薄壁型钢因其具有截面特性优良、便于工厂化生产、重量轻等优点而在建筑行业中备受青睐。稳定问题一直以来都是钢结构设计中的核心问题，对于冷弯薄壁型钢构件来说，稳定问题更加重要。冷弯薄壁型钢可能出现的屈曲模式有局部屈曲、畸变屈曲、整体屈曲。随着材料的屈服强度越来越高，构件厚度越来越薄，截面形式日趋复杂，畸变屈曲更容易成为控制构件承载力的屈曲模式。以往对于冷弯薄壁型钢受弯构件畸变屈曲性能的研究，多集中在构件受纯弯作用这一荷载形式，对构件受线性弯矩和翼缘承受均布力等典型荷载形式的研究非常少。为此，本文对受弯构件畸变屈曲的进行更加全面深入的研究。
　　 首先，本文选取了经大量研究证实的易发生畸变屈曲的截面，进行了有限元分析，并将分析结果与有限条计算软件计算结果进行对比，误差在5％以内，证实模型建立的有效性，为下一步的有限元研究提供依据。
　　 其次，用经验证的有限元模型对冷弯薄壁卷边槽钢受弯构件的畸变屈曲性能进行了分析，包括线弹性分析和弹塑性分析。线弹性分析的主要内容为截面参数及构件长度对受纯弯、线性弯矩、均布力作用的冷弯薄壁卷边槽钢构件畸变屈曲模态、畸变屈曲弯矩的影响，并对比分析了同种截面形式下作用不同荷载形式时，畸变屈曲模态及畸变屈曲承载能力之间的区别和关系。弹塑性分析主要研究了冷弯薄壁槽钢构件的极限承载力，并与直接强度法计算结果进行对比。
　　 最后，研究了蒙皮支撑对冷弯薄壁卷边槽钢受弯构件稳定性能的影响。研究内容主要包括蒙皮支撑分别位于构件受拉翼缘、受压翼缘一侧时对槽钢受弯构件稳定性能的影响;有蒙皮支撑的槽钢梁间距不同、根数不同时对槽钢受弯构件稳定性能的影响。而后分析了蒙皮厚度对冷弯薄壁卷边槽形受弯构件稳定性能的影响。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 冷弯薄壁型钢的特点及应用

1．2 冷弯薄壁型钢构件的屈曲类型

1．2．1 屈曲问题的类型

1．2．2 冷弯薄壁型钢构件的屈曲模式

1．3 国内外的研究现状

1．3．1 国外的研究现状

1．3．2 国内的研究现状

1．4 国内外冷弯薄壁型钢规范

1．5 课题的目的和意义

1．6 本论文主要内容

第2章 冷弯薄壁型钢畸变屈曲的计算方法

2．1 概述

2．2 近似解法

2．2．1 Hancock方法

2．2．2 滕锦光、姚谏方法

2．2．3 Schafer和Pekoz法

2．3 数值计算方法

2．3．1 有限单元法

2．3．2 有限条法

2．4 设计计算方法

2．4．1 有效截面法

2．4．2 直接强度法

2．5 本章小结

第3章 卷边槽钢受弯构件畸变屈曲性能有限元分析

3．1 概述

3．2 ANSYS简介

3．3 ANSYS屈曲分析

3．3．1 特征值屈曲分析

3．3．2 结构静力非线性分析

3．4 弹性有限元分析

3．4．1 模型的建立

3．4．2 模型的验证

3．4．3 线弹性分析

3．5 弹塑性有限元分析

3．5．1 模型的建立

3．5．2 弹塑性分析

3．6 本章小结

第4章 蒙皮对槽钢受弯构件畸变屈曲性能的影响

4．1 概述

4．2 CUFSM简介

4．3 蒙皮对临界半波长及临界屈曲应力的影响

4．3．1 模型的建立

4．3．2 有、无蒙皮支撑的槽钢受弯构件的有限条分析

4．3．3 受压侧有蒙皮时槽钢梁间距不同的有限条分析

4．3．4 纯弯梁不同根数的有限条分析

4．3．5 蒙皮厚度对纯弯梁稳定性能的影响

4．4 本章小结

第5章 结论与展望

5．1 结论

5．2 展望

致谢

参考文献

附录