闭合多肢冷弯薄壁型钢拼合截面立柱轴压承载力试验与理论研究

摘要

本文在查阅大量国内外已有研究资料的基础上，通过试验和有限元模拟对轴向荷载作用下的闭合多肢冷弯薄壁型钢拼合截面立柱的受力性能进行了试验与理论研究。
　　 首先，对闭合双肢及闭合四肢冷弯薄壁型钢拼合截面立柱进行了轴心受压试验研究，详细介绍了试验装置、试验方法、破坏模式，并对试验结果进行了详细的分析和比较。
　　 其次，采用非线性有限元程序ANSYS10.0对闭合多肢冷弯薄壁型钢拼合截面轴压构件进行了有限元模拟分析，并将分析结果与试验结果进行比较分析，二者吻合较好。同时利用有限元程序对构件长细比、螺钉连接间距、基本构件板件最大宽厚比进行变参数分析，分析结果表明长细比、基本构件板件最大宽厚比对拼合立柱轴压承载力有较大影响。
　　 然后，按照美国规范AISI2004和我国规范GB50018-2002中规定的方法（“有效宽度法”和“直接强度法”）计算本文拼合立柱的轴压承载力，并将计算结果与试验及有限元分析结果进行对比分析，分析结果表明，对于闭合双肢冷弯薄壁型钢拼合截面立柱，我国规范计算结果大部分小于试验结果，偏于安全；对于闭合四肢冷弯薄壁型钢拼合截面立柱，除个别试件外我国规范计算结果均大于试验结果，偏于不安全。
　　 最后，在各种方法对比分析的基础上，提出适合于计算闭合多肢冷弯薄壁型钢拼合截面轴压立柱承载力的建议方法。

目录

文摘

英文文摘

第一章 绪论

1.1 引言

1.2 问题的提出

1.2.1 拼合截面构件的应用

1.2.2 拼合截面构件研究必要性及本文研究的对象

1.3 冷弯薄壁型钢拼合截面构件的研究现状

1.3.1 国外的研究概况

1.3.2 国内的研究概况

1.4 本文研究的目的和内容

第二章 闭合多肢冷弯薄壁型钢拼合截面立柱轴压承载力试验研究

2.1 引言

2.2 试验目的和内容

2.2.1 试验目的

2.2.2 试验内容

2.3 材性、试件及试验装置

2.3.1 材性

2.3.2 试件

2.3.3试验装置

2.4 试验过程及破坏现象

2.4.1 试件对中及加载制度

2.4.2 试验过程及破坏特征

2.5 试验结果处理与分析

2.5.1 荷载—弱轴弯曲位移曲线

2.5.2 荷载—轴向位移曲线

2.5.3 荷载—应变曲线

2.5.4 试验结果及分析

2.6 本章小结

第三章 闭合多肢冷弯薄壁型钢拼合截面轴压立柱非线性有限元分析

3.1 引言

3.2 有限元模型的特点

3.2.1 几何非线性问题

3.2.2 材料非线性问题

3.2.3 接触非线性问题

3.3 有限元模型模型建立过程

3.3.1 建立几何模型

3.3.2 材料特性

3.3.3 单元类型选取

3.3.4 网格划分

3.3.5 边界约束

3.3.6 初始缺陷

3.3.7 冷弯效应

3.4 有限元模型分析过程

3.4.1 特征值屈曲分析

3.4.2 非线性屈曲分析

3.4.3 结果后处理

3.5 模型的验证

3.5.1 荷载—位移曲线对比分析

3.5.2 变形及破坏现象比较

3.5.3 有限元分析结果与试验承载力对比分析

3.6 本章小结

第四章 闭合多肢冷弯薄壁型钢拼合截面轴压立柱有限元模型变参数分析

4.1 引言

4.2 长细比对立柱极限承载力的影响

4.2.1 有限元分析试件的破坏模式

4.2.2 荷载—轴向位移曲线

4.2.3 有限元分析结果

4.3 螺钉连接间距对立柱极限承载力的影响

4.3.1 有限元分析试件的破坏模式

4.3.2 荷载—轴向位移曲线

4.3.3 有限元分析结果

4.4 宽厚比对立柱极限承载力的影响

4.4.1荷载—轴向位移曲线

4.4.2 有限元分析结果

4.5 本章小结

第五章 闭合多肢冷弯薄壁型钢拼合截面立柱轴压承载力理论分析

5.1 引言

5.2 我国规范GB50018-2002计算方法

5.2.1 概述

5.2.2 我国规范有效宽度法计算分析

5.2.3 我国规范GB50018-2002计算承载力和试验结果对比分析

5.3 美国规范计算方法

5.3.1 美国规范有效宽度法计算分析

5.3.2 美国规范直接强度法计算分析

5.3.3 美国规范计算结果与试验结果及有限元分析结果对比分析

5.4 拼合立柱轴压承载力计算方法

5.4.1 修正计算长度系数μ的计算方法(方法一)

5.4.2 拼合立柱稳定承载力建议公式(方法二)

5.4.3 单根基本构件极限承载力叠加方法(方法三)

5.5 本章小结

结论与展望

结论

参考文献

攻读硕士学位期间参与科研及获奖情况

致谢