本文對(duì)冷彎薄壁卷邊槽形軸壓構(gòu)件畸變相關(guān)屈曲性能進(jìn)行研究,研究?jī)?nèi)容包括冷彎薄壁卷邊槽形軸壓構(gòu)件畸變-局部相關(guān)屈曲和畸變-整體相關(guān)屈曲試驗(yàn)研究和數(shù)值分析,以及畸變屈曲、畸變-局部相關(guān)屈曲和畸變-整體相關(guān)屈曲直接強(qiáng)度法研究。在畸變-局部相關(guān)屈曲試驗(yàn)研究中,研究了27根名義厚度為1.5mm的冷彎薄壁卷邊槽鋼柱,試驗(yàn)參數(shù)為腹板寬度、卷邊寬度和試件長(zhǎng)度。試驗(yàn)進(jìn)行了截面選擇、實(shí)際尺寸測(cè)量、初始幾何缺陷測(cè)量和材性試驗(yàn),分析了試件的破壞模式、荷載-應(yīng)變曲線、荷載-位移曲線以及極限承載力。發(fā)生畸變-局部相關(guān)屈曲的試件,均先發(fā)生畸變屈曲,當(dāng)荷載接近極限承載力時(shí),試件上下端板處發(fā)生局部屈曲,并由兩端向中部延伸,最終試件發(fā)生耦合失穩(wěn)破壞。對(duì)于短試件和中長(zhǎng)試件,局部屈曲半波長(zhǎng)度大約等于腹板寬度;對(duì)于長(zhǎng)試件,由于畸變屈曲帶動(dòng)腹板凸曲或凹陷,局部屈曲半波長(zhǎng)度略大于腹板寬度,且試件中部腹板上凹凸的連續(xù)變形不明顯。試件極限承載力隨試件長(zhǎng)度增加有降低趨勢(shì),但并不顯著,適當(dāng)增加卷邊寬度能有效約束畸變屈曲,從而增加試件的極限承載力。在畸變-整體相關(guān)屈曲試驗(yàn)研究中,研究了33根名義厚度為1.5mm的冷彎薄壁卷邊槽鋼柱。試驗(yàn)進(jìn)行了截面選擇、實(shí)際尺寸測(cè)量、初始幾何缺陷測(cè)量和材性試驗(yàn),分析了試件的破壞模式、荷載-應(yīng)變曲線、荷載-位移曲線以及極限承載力。所有試件只發(fā)生畸變-整體相關(guān)屈曲,試件先發(fā)生整體扭轉(zhuǎn)屈曲,隨著荷載增加試件發(fā)生畸變屈曲,但畸變變形較小,試件最終發(fā)生耦合失穩(wěn)破壞。破壞時(shí),所有試件均出現(xiàn)畸變塑性鉸,由于初始幾何缺陷以及畸變半波波數(shù)等原因,畸變塑性鉸并不總在試件1/2高度處。試件的整體半波長(zhǎng)度約為試件長(zhǎng)度,畸變半波長(zhǎng)度約為試件1/3長(zhǎng)度。雖然所有試件的彈性局部、畸變和整體屈曲臨界應(yīng)力大致相等,但并未發(fā)生局部-畸變-整體三者相關(guān)屈曲。在畸變相關(guān)屈曲數(shù)值分析中,首先基于國(guó)內(nèi)外已有的試驗(yàn)數(shù)據(jù),對(duì)有限元模型進(jìn)行合理性及有效性分析,然后對(duì)冷彎薄壁卷邊槽形軸壓構(gòu)件畸變相關(guān)屈曲進(jìn)行參數(shù)分析,研究了初始幾何缺陷模式、初始幾何缺陷數(shù)值、鋼材屈服強(qiáng)度、板件厚度、試件長(zhǎng)度、板件加勁以及邊界條件對(duì)試件極限承載力和破壞模式的影響。分析結(jié)果表明:初始幾何缺陷模式對(duì)試件的破壞模式起控制作用,初始幾何缺陷值越大,試件極限承載力有降低趨勢(shì),但并不影響試件破壞模式;鋼材屈服強(qiáng)度越高,試件極限承載力越高,但由于彈性臨界應(yīng)力的影響,低屈服強(qiáng)度鋼材可能會(huì)改變?cè)嚰钠茐哪Ｊ?板件越厚,試件的極限承載力就越高,試件越不容易發(fā)生局部屈曲;試件長(zhǎng)度對(duì)試件極限承載力有降低趨勢(shì),但對(duì)畸變-局部相關(guān)屈曲的極限承載力影響較小,對(duì)畸變-整體相關(guān)屈曲的極限承載力影響較大,且可能會(huì)改變?cè)嚰钠茐哪Ｊ?腹板加勁能有效阻止板件發(fā)生局部屈曲,提高板件的抗彎剛度,從而提高試件的極限承載力,但腹板加勁對(duì)阻止截面畸變屈曲和扭轉(zhuǎn)屈曲的貢獻(xiàn)較小;簡(jiǎn)支邊界條件相比固支邊界條件能改變?cè)嚰钠茐哪Ｊ?并能不同程度的降低試件的極限承載力,相比于畸變-局部相關(guān)屈曲,畸變-整體相關(guān)屈曲的極限承載力下降幅度更大。采用本文試驗(yàn)結(jié)果和有限元數(shù)據(jù),以及國(guó)內(nèi)外已有的畸變屈曲、畸變-局部相關(guān)屈曲、畸變-整體相關(guān)屈曲的試驗(yàn)數(shù)據(jù),對(duì)現(xiàn)有直接強(qiáng)度法中畸變屈曲、畸變-局部相關(guān)屈曲和畸變-整體相關(guān)屈曲的極限承載力計(jì)算方法的準(zhǔn)確性進(jìn)行驗(yàn)證分析;提出了兩種更為簡(jiǎn)潔的畸變屈曲極限承載力計(jì)算方法,建議方法1是基于現(xiàn)行直接強(qiáng)度法中畸變屈曲極限承載力公式形式,建議方法2是基于現(xiàn)行直接強(qiáng)度法中整體屈曲極限承載力公式形式。結(jié)果表明,建議方法均能有效地預(yù)測(cè)冷彎薄壁軸壓構(gòu)件畸變屈曲極限承載力,但建議方法2與試驗(yàn)數(shù)據(jù)和有限元數(shù)據(jù)更為吻合,并基于建議方法2,提出了畸變-局部相關(guān)屈曲和畸變-整體相關(guān)屈曲的極限承載力計(jì)算方法,且均與試驗(yàn)結(jié)果均吻合較好。本文的主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)如下:(1)通過(guò)試驗(yàn)研究和有限元分析結(jié)合的方法對(duì)Q235和Q345冷彎薄壁型鋼卷邊槽形軸壓構(gòu)件畸變-局部和畸變-整體相關(guān)屈曲進(jìn)行系統(tǒng)研究,獲得試件的破壞模式和極限承載力,在國(guó)內(nèi)外彌補(bǔ)了畸變相關(guān)屈曲在Q235和Q345鋼材的試驗(yàn)研究,為國(guó)家相關(guān)規(guī)范的修訂提供試驗(yàn)依據(jù)。(2)基于直接強(qiáng)度法,提出兩種形式更為簡(jiǎn)潔的畸變屈曲極限承載力計(jì)算方法,這兩種方法分別基于畸變和整體屈曲極限承載力計(jì)算公式形式,二者與試驗(yàn)和有限元結(jié)果吻合良好,并基于建議方法2提出畸變相關(guān)屈曲極限承載力計(jì)算方法。
【學(xué)位單位】：重慶大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類(lèi)】：TU392.1
【部分圖文】：

以推進(jìn)建筑產(chǎn)業(yè)現(xiàn)代化為抓手，全面提高建筑工程的質(zhì)量、效益和效率，降低能耗，減少污染，從而實(shí)現(xiàn)建筑業(yè)節(jié)能減排和可持續(xù)發(fā)展。這份“發(fā)展規(guī)劃”為我國(guó)冷彎型鋼產(chǎn)業(yè)提供了重要的指導(dǎo)性意見(jiàn)和發(fā)展機(jī)遇，也為國(guó)人了解冷彎薄壁型鋼提供途徑。冷彎薄壁型鋼是指在常溫狀態(tài)下，將鋼板或帶鋼通過(guò)輥軋或沖壓彎折成各種斷面形狀的成品鋼材。它通過(guò)采用高屈服強(qiáng)度的鋼材和改變截面形狀，從而使結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的極限承載能力得到提高，是一種高效、綠色環(huán)保的建筑材料。相比于混凝土、磚、木材料等傳統(tǒng)建筑材料，冷彎薄壁型鋼具如下優(yōu)點(diǎn)：一是結(jié)構(gòu)或構(gòu)件自重輕，可以節(jié)約鋼材和運(yùn)輸費(fèi)用，抗震性能優(yōu)越；二是便于安裝，施工周期短，可以實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)；三是有利于生態(tài)環(huán)境保護(hù)，符合環(huán)保、綠色建筑的要求。因此，它被廣泛的用于建筑業(yè)、汽車(chē)業(yè)、農(nóng)機(jī)業(yè)、機(jī)械制造業(yè)、造船業(yè)、國(guó)防工業(yè)、電力電氣業(yè)、物流倉(cāng)儲(chǔ)業(yè)以及家電業(yè)等。在房屋建筑中，冷彎型鋼主要用于檁條、門(mén)窗、樓面板、屋面板、墻面板等非承重構(gòu)件，也用于柱、梁、桁架、剛架等承重構(gòu)件[1-2]。

為了方便測(cè)量試件的初始幾何缺陷以及后續(xù)觀察試驗(yàn)現(xiàn)象，測(cè)量前利用白色油漆筆對(duì)所有試件的外表面進(jìn)行網(wǎng)格劃分，網(wǎng)格劃分規(guī)則如下：沿試件橫向?qū)⒃嚰母拱寰譃?4 份，翼緣均分為 3 份，卷邊分為 1 份；沿試件長(zhǎng)度方向每隔 100mm將試件均分為若干份。所有試件以網(wǎng)格點(diǎn)為測(cè)量點(diǎn)進(jìn)行初始幾何缺陷的測(cè)量。試件的局部和整體初始缺陷均采用百分表進(jìn)行測(cè)量，畸變初始缺陷采用傾角儀進(jìn)行測(cè)量。初始幾何缺陷測(cè)量見(jiàn)圖 2.4。（a）局部初始缺陷測(cè)量

圖 2.6 材性試驗(yàn)板件拉伸標(biāo)準(zhǔn)件幾何參數(shù)示意圖Fig. 2.6 Dimensions of standard tensile coupon材性試驗(yàn)板件拉伸標(biāo)準(zhǔn)件的拉伸試驗(yàn)在重慶大學(xué)巖土館進(jìn)行，試驗(yàn)設(shè)備采用為 CMT5504 的微機(jī)控制電子萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)。為了獲得鋼材彈性模量和泊松比前在材性試驗(yàn)板件拉伸標(biāo)準(zhǔn)件中央一側(cè)貼上相互垂直的兩個(gè)應(yīng)變片。試驗(yàn)時(shí)引伸計(jì)測(cè)量試件標(biāo)距段內(nèi)的伸長(zhǎng)變形，達(dá)到引伸計(jì)限值后，立刻取下引伸計(jì)，止引伸計(jì)損壞。所有材性試件在拉伸試驗(yàn)過(guò)程中均出現(xiàn)了明顯的頸縮現(xiàn)象。拉伸試驗(yàn)裝置及試驗(yàn)后的材性試件如圖 2.7 所示，材料的應(yīng)力-應(yīng)變曲線如圖示，鋼材拉伸試驗(yàn)結(jié)果的平均值見(jiàn)表 2.4。材性試驗(yàn)板件拉伸標(biāo)準(zhǔn)件(標(biāo)準(zhǔn)件數(shù)量n=6個(gè))

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前6條

1 周緒紅;何子奇;;冷成型鋼軸壓構(gòu)件畸變屈曲承載力計(jì)算公式研究[J];土木工程學(xué)報(bào);2015年02期

2 何子奇;周緒紅;劉占科;陳明;;冷彎薄壁卷邊槽鋼軸壓構(gòu)件畸變與局部相關(guān)屈曲試驗(yàn)研究[J];建筑結(jié)構(gòu)學(xué)報(bào);2013年11期

3 姚永紅;武振宇;成博;鄧君寶;;開(kāi)孔冷彎薄壁卷邊槽鋼柱軸壓性能的試驗(yàn)研究[J];華南理工大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2011年09期

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相關(guān)博士學(xué)位論文 前3條

1 何子奇;冷彎薄壁型鋼軸壓構(gòu)件畸變及與局部相關(guān)的失穩(wěn)機(jī)理和設(shè)計(jì)理論[D];蘭州大學(xué);2014年

2 彭雄;冷彎薄壁C型構(gòu)件屈曲滯回機(jī)理與簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)方法研究[D];北京交通大學(xué);2013年

3 蔣路;卷邊槽形冷彎薄壁型鋼軸壓柱畸變屈曲的試驗(yàn)和理論研究[D];西安建筑科技大學(xué);2007年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前1條

1 宋延勇;冷彎薄壁型鋼偏壓構(gòu)件及自攻螺釘連接承載力試驗(yàn)研究[D];同濟(jì)大學(xué);2008年

本文編號(hào)：2833416