内容简介
【硕士】高强度钢材压弯构件滞回性能数值模拟和试验研究
授予学位:硕士
学位授予单位:北京交通大学
学位年度:2011
随着高强度钢材在国内外建筑和桥梁钢结构中的应用日益广泛,它的稳定性研究也越显得重要。相对于普通强度钢材的传统钢结构,高强度钢材钢结构具有多方面的优势,但与此同时高强度钢构件发生整体失稳和局部失稳的可能性大大增加,高强度钢材钢结构在强震作用下更容易发生失稳破坏。目前国内外尚未对高强度钢材钢结构在强震作用下的失稳问题进行研究,各国抗震设计规范提供的设计方法也缺乏相应的研究。因此对高强度钢材压弯构件在强震作用下的失稳全过程及其机理进行深入研究,具有较深远的工程应用价值。针对上述问题,本课题对高强度钢材压弯构件在循环荷载作用下的滞回性能进行了研究,研究内容主要包括:
(1)比较研究了中、美、日、欧抗震设计规范对工形截面和箱形截面压弯构件板件宽厚比限值规定的异同,分析了GB50011.2010关于钢柱板件宽厚比限值的合理性。
(2)应用通用有限元软件ANSYS建立有限元模型,考虑几何初始缺陷和残余应力的影响,并通过与相关试验结果的比较对其正确性进行了验证。运用有限元模型对不同强度钢材压弯构件进行了滞回性能分析,分析了屈强比、屈服平台长度和极限应变等力学性能指标对压弯构件抗震性能的影响。
(3)设计并完成6个Q460钢材工形截面和5个等边箱形截面压弯构件的循环加载试验,从破坏现象、滞回曲线,能量耗散、延性等角度进行了对比分析,研究了板件宽厚比、轴压比等因素对试验试件滞回性能的影响,提出了Q460钢材工形截面和等边箱形截面压弯构件板件宽厚比限值建议值,并与ANSYS有限元数值模拟结果进行了比较。
(4)利用已验证的有限元模型,对不同轴力作用下的Q460钢材工形截面压弯构件和等边箱形截面压弯构件进行了大量的数值计算,通过对构件滞回曲线、骨架曲线、延性系数、截面塑性发展程度、构件转动能力比较分析,研究了板件宽厚比、轴压比等因素对滞回性能的影响,分析了工形截面压弯构件的翼缘和腹板的相关性,并提出了Q460钢材工形截面和等边箱形截面压弯构件考虑轴压比影响的宽厚比限值。
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中国 | 工程监理
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