碳纤维增强材料(CFRP)加固压弯构件弹塑性失稳分析

摘要

钢结构体系因其具有抗震性能好、工业化程度高等众多的优点被广泛应用于各种建筑形式中。但是由于制造、施工、使用方式及环境的影响,其构件不可避免地会出现各种各样的缺陷和损伤,虽然《钢结构加固技术规程》中提供了一系列的加固方法,但都存在着增加结构自重、施工困难、抗腐蚀性及耐久性差、维护起来比较困难及费用高等缺点。因此研究一种新型的钢结构加固方式,能够克服上述传统加固方法的缺陷并能加固及修复损伤的钢构件,防止因构件局部屈曲而导致结构整体失稳破坏现象的发生就迫在眉睫。
　　采用碳纤维增强材料(CFRP)对结构构件进行加固在混凝土结构中已经得到广泛的应用并且取得了良好的效果,但在钢结构的加固方面应用较少,究其原因是因为缺乏成熟的研究并且没有相应的可参考的规范。采用碳纤维对钢结构构件进行加固有诸多的优点,因此研究碳纤维加固钢结构压弯构件的失稳分析也是十分有意义的。
　　本文采用有限元分析软件ANSYS来研究在初始几何缺陷存在的条件下压弯构件的极限承载力变化规律,并分析在粘贴碳纤维增强材料对压弯构件极限承载力的影响及增强机理。
　　本文首先将建模得到的数值解与公式计算得到的解析解对比,验证有限元模型的正确性,确保结果的真实可靠性,以便在以后的钢结构稳定设计及加固分析中具有重要的参考价值。

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第一章 绪论

1.1课题研究的目的及意义

1.2钢结构压弯稳定理论及研究现状

1.3初始几何缺陷及其对压弯构件承载力影响研究现状

1.4碳纤维复合材料简介及应用现状

1.5 本文的主要工作及研究内容

1.6 本章小结

第二章 目前常用的钢结构加固方法及加固效果的对比

2.1结构检测与加固的流程简介

2.2钢结构加固常用方法简介

2.3本章小结

第三章 钢结构压弯构件的弹塑性失稳分析

3.1钢结构稳定问题计算方法简介

3.2 钢结构压弯构件的弹塑性变形和内力

3.3钢结构压弯构件失稳情况下的解析解 ]1[

3.4压弯构件的ANSYS弹塑性分析

3.5有限元非线性分析

3.6 本章小结

第四章 初始几何缺陷对钢结构压弯构件极限承载力的影响

4.1 结构的屈曲分析

4.2 ANSYS有限元计算结果

4.3本章小结

第五章 碳纤维增强钢结构压弯构件弹塑性失稳分析

5.1碳纤维增强复合材料的本构关系

5.2 ANSYS程序有限元分析

5.3粘贴不同层数的碳纤维对压弯构件承载的影响

5.4本章小结

第六章 结论与展望

参考文献

致谢