焊接残余应力对中厚壁冷弯方矩管柱承载力性能研究

摘要

随着冷弯型钢的发展，近几十年来冷弯型钢组合构件在工程中得到广泛应用。这种组合构件成型后截面上存在冷弯残余应力和焊接残余应力，它们对在轴心受压时组合构件的整体稳定性影响很大。由于冷弯型钢组合构件的加工过程复杂，进行理论分析难度大。目前冷弯型钢组合构件中，冷弯残余应力和焊接残余应力对构件的整体稳定性的影响的研究成果极少，并且存在许多不足之处，以至于设计规范中缺少考虑其影响的整体稳定性设计公式。 本文结合现有的有关冷弯型钢的焊接残余应力和冷弯残余应力研究成果，根据冷弯残余应力的分布形式和冷弯型钢焊接残余应力的分布形式。用ANSYS软件模拟分析了在初始缺陷影响下冷弯中厚壁高频焊方管柱构件冷弯残余应力单独作用下，以及焊接残余应力和冷弯残余应力共同作用下的整体稳定性。构件共分为三组，每组有三种不同厚度，分别为8mm，10mm和12mm，同时，每种厚度和截面针对10种不同长度进行具体分析。 在综合考虑了冷弯残余应力、焊接残余应力以及初始缺陷的情况下，对单、双焊缝的冷弯方、矩管柱的极限承载力进行分析，最后得出各种条件下的λ-ψ曲线。将其与《冷弯薄壁型钢结构技术规范》和《钢结构规范》相比较，确定冷弯双槽钢柱在考虑初始缺陷和残余应力的情况下的ψ值使用范围。为厚壁冷弯方、矩管柱的规范的研究提供依据。

目录

文摘

英文文摘

第1章绪论

1.1引言

1.2国内外冷弯型钢发展应用现状

1.2.1国外冷弯型钢在建筑业中的应用

1.2.2冷弯型钢在我国建筑业中应用现状

1.3国内外冷弯型钢研究状况

1.3.1国内外冷弯型钢残余应力研究

1.3.2国内外对轴心受压构件稳定承载力的研究

1.4问题的提出

1.5本文研究内容

第2章残余应力的产生、检测和分布

2.1残余应力的产生原理

2.2残余应力的检测

2.2.1有损检测法

2.2.2无损检测法

2.3残余应力的分布

2.3.1冷弯残余应力的分布

2.3.2焊接残余应力的分布

2.4本章小结

第3章初始缺陷和残余应力对轴心压杆承载力影响

3.1稳定的概念

3.2几何缺陷的影响

3.2.1构件初弯曲(初挠度)的影响

3.2.2构件初偏心的影响

3.2.3规范中考虑几何缺陷影响的方法

3.3冷弯效应的影响

3.4焊接残余应力的影响

3.5综合影响

第4章冷弯中厚壁方矩管柱有限元屈曲分析

4.1有限元法概述

4.1.1有限元方法介绍与分析步骤

4.1.2特征值屈曲分析与非线性屈曲分析

4.2冷弯厚壁型钢的屈曲分析

4.2.1有限元模型的建立

4.2.2冷弯型钢特征值(线性)屈曲分析

4.2.3冷弯厚壁型钢的非线性屈曲分析

4.3结果分析

4.3.1承载力与稳定系数

4.3.2冷弯型钢轴心受压构件的柱子曲线比较

第5章结论与展望

5.1本文的主要工作和结论

5.1.1主要工作

5.1.2本文结论

5.2本课题研究展望

参考文献

作者攻读硕士学位期间发表的论文

致谢