本文關(guān)鍵詞：冷彎薄壁型鋼多卷邊柱PMM屈服面模型及試驗(yàn)研究

  更多相關(guān)文章： 多卷邊柱 N90截面 畸變屈曲 直接強(qiáng)度法 初始幾何缺陷 PMM屈服面

【摘要】：近年來(lái),隨著科技水平的不斷進(jìn)步以及建筑業(yè)的飛速發(fā)展,冷彎薄壁型鋼在房屋建筑結(jié)構(gòu)、大跨結(jié)構(gòu)、倉(cāng)儲(chǔ)結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用與日俱增。由于具有優(yōu)越的強(qiáng)度自重比且節(jié)能環(huán)保,冷彎薄壁型鋼被大量應(yīng)用于倉(cāng)儲(chǔ)結(jié)構(gòu)中,這大大促進(jìn)了物流倉(cāng)儲(chǔ)領(lǐng)域的發(fā)展。作為物流倉(cāng)儲(chǔ)領(lǐng)域主要承載結(jié)構(gòu)的組裝式貨架,其建造面積越來(lái)越大,高度也越來(lái)越高,這種發(fā)展趨勢(shì)對(duì)貨架結(jié)構(gòu)的安全性提出了更高的要求�；谏鲜霰尘�,本文針對(duì)目前組裝式貨架結(jié)構(gòu)中應(yīng)用最廣泛的N90系列冷彎薄壁開口多卷邊柱開展了試驗(yàn)研究與數(shù)值模擬分析,解釋了N90截面多卷邊柱發(fā)生畸變屈曲的受力性能和破壞機(jī)理,擬合出了基于有限元分析的PMM屈服面,對(duì)現(xiàn)有壓彎構(gòu)件承載力計(jì)算公式的精確性作出評(píng)價(jià),并為本文中構(gòu)件的塑性鉸自定義提供參數(shù)。在對(duì)已有彈性畸變屈曲分析方法和畸變屈曲承載力計(jì)算方法較為全面的綜述和歸納總結(jié)的基礎(chǔ)上,針對(duì)國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的N90截面多卷邊柱,本文分別開展了15根拉伸試件材料力學(xué)性能試驗(yàn)、1根軸心軸壓和14根偏心受壓N90截面多卷邊柱承載力試驗(yàn)。材料力學(xué)性能試驗(yàn)結(jié)果表明：轉(zhuǎn)角區(qū)鋼材的冷加工硬化效應(yīng)十分顯著,其材料力學(xué)性能曲線沒有屈服平臺(tái),且極限應(yīng)力比平板區(qū)材料高出約35%。通過(guò)N90截面多卷邊柱承載力試驗(yàn),獲得了軸心受壓和偏心受壓各試件的破壞現(xiàn)象、荷載-位移曲線、荷載-轉(zhuǎn)角曲線和極限承載力。承載力試驗(yàn)結(jié)果表明：偏心方向?qū)υ嚰钠茐哪Ｊ接绊懞艽?當(dāng)加載點(diǎn)靠近腹板而遠(yuǎn)離翼緣時(shí),試件發(fā)生局部屈曲破壞,否則發(fā)生畸變屈曲破壞;偏心方向及偏心距離對(duì)試件的承載力均有較大影響。采用有限元軟件ABAQUS,對(duì)N90截而多卷邊試件的試驗(yàn)受力過(guò)程進(jìn)行了模擬分析,并將分析結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比。特別地,針對(duì)三種初始幾何缺陷模型進(jìn)行了研究,通過(guò)有限元軟件ABAQUS分別建立三種有限元分析模型,對(duì)比其極限承載力及破壞形式,選擇合理的初始幾何缺陷模型。結(jié)果表明：采用前五階屈曲模態(tài)作為初始幾何缺陷模型,不論極限承載力還是破壞形式,有限元分析結(jié)果均與試驗(yàn)結(jié)果有較好的吻合性,這種初始幾何缺陷模型對(duì)本文中的試件較適用；本文的有限元模型能夠準(zhǔn)確地模擬N90截面多卷邊柱的受力狀態(tài)。最后,利用本文的有限元模型,通過(guò)Matlab調(diào)用有限元軟件ABAQUS,完成了343根不同偏心加載方式試件的有限元分析計(jì)算,擬合出了本文試驗(yàn)中試件的PMM屈服面模型,與基于AISI和DSM的理論P(yáng)MM屈服面模型進(jìn)行對(duì)比分析,并對(duì)PMM屈服面的高等分析應(yīng)用進(jìn)行研究。分析結(jié)果表明：北美規(guī)范(AISI S100-12)中針對(duì)壓彎構(gòu)建提出的線性組合公式對(duì)本文中研究的N90截面多卷邊柱而言,具有一定的適用型,但計(jì)算結(jié)果太過(guò)保守,需要進(jìn)行修正,建議采用非線性組合形式；對(duì)于本文中研究的單軸對(duì)稱截面構(gòu)件,當(dāng)受到非對(duì)稱軸方向的彎矩時(shí),直接強(qiáng)度法計(jì)算結(jié)果與有限元分析值吻合性較差,且偏不安全,建議對(duì)直接強(qiáng)度法中的抗彎承載力計(jì)算公式進(jìn)行修正；對(duì)基于有限元分析的PMM屈服面進(jìn)行處理,得到不同相位角平面內(nèi)的八條P-M1-M2曲線,可以在結(jié)構(gòu)分析軟件中實(shí)現(xiàn)對(duì)本文中N90截面多卷邊柱塑性鉸的自定義。
【關(guān)鍵詞】：多卷邊柱 N90截面 畸變屈曲 直接強(qiáng)度法 初始幾何缺陷 PMM屈服面
【學(xué)位授予單位】：東南大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TU392.1
【目錄】：

• 摘要5-7
• Abstract7-11
• 第一章 緒論11-21
• 1.1 前言11-14
• 1.1.1 冷彎薄壁型鋼結(jié)構(gòu)的發(fā)展與應(yīng)用11-13
• 1.1.2 冷彎薄壁型鋼貨架結(jié)構(gòu)13-14
• 1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀14-19
• 1.2.1 冷彎薄壁型鋼構(gòu)件畸變屈曲研究現(xiàn)狀14-17
• 1.2.2 直接強(qiáng)度法研究現(xiàn)狀17-18
• 1.2.3 冷彎薄壁型鋼貨架立柱的研究現(xiàn)狀18-19
• 1.3 研究意義19-20
• 1.4 研究?jī)?nèi)容與方法20-21
• 第二章 冷彎薄壁型鋼構(gòu)件畸變屈曲承載力計(jì)算方法21-31
• 2.1 概述21
• 2.2 彈性畸變屈曲分析方法21-27
• 2.2.1 Lau和Hancock模型21-23
• 2.2.2 有限條法23-27
• 2.3 畸變屈曲承載力計(jì)算方法27-29
• 2.3.1 歐洲規(guī)范28
• 2.3.2 北美規(guī)范28-29
• 2.4 雙向偏心受壓構(gòu)件承載力計(jì)算方法29-31
• 第三章 冷彎薄壁型鋼多卷邊柱畸變屈曲性能試驗(yàn)研究31-71
• 3.1 概述31
• 3.2 材料力學(xué)性能試驗(yàn)31-36
• 3.2.1 平板區(qū)試件拉伸試驗(yàn)31-33
• 3.2.2 轉(zhuǎn)角區(qū)試件拉伸試驗(yàn)33-36
• 3.3 N90截面多卷邊柱承載力試驗(yàn)36-69
• 3.3.1 試件設(shè)計(jì)36-38
• 3.3.2 試件加工制作38-45
• 3.3.3 初始幾何缺陷測(cè)量45-47
• 3.3.4 試驗(yàn)裝置與儀表布置47-50
• 3.3.5 試驗(yàn)步驟50
• 3.3.6 試驗(yàn)現(xiàn)象50-56
• 3.3.7 試驗(yàn)結(jié)果分析56-69
• 3.4 本章小結(jié)69-71
• 第四章 冷彎薄壁型鋼多卷邊柱畸變屈曲性能有限元分析71-90
• 4.1 有限元軟件ABAQUS71
• 4.2 多卷邊柱有限元模型建立71-74
• 4.3 初始幾何缺陷模型74-80
• 4.3.1 三種初始幾何缺陷模型74-75
• 4.3.2 模型3的建立75-78
• 4.3.3 三種模型分析結(jié)果對(duì)比分析78-80
• 4.4 有限元模型初步分析結(jié)果80-82
• 4.5 試驗(yàn)構(gòu)件有限元結(jié)果分析82-89
• 4.5.1 破壞形態(tài)82-84
• 4.5.2 荷載-軸向壓縮位移曲線84-86
• 4.5.3 荷載-轉(zhuǎn)角曲線86-88
• 4.5.4 極限承載力88-89
• 4.6 本章小結(jié)89-90
• 第五章 冷彎薄壁型鋼多卷邊柱PMM屈服面90-104
• 5.1 概述90
• 5.2 關(guān)于PMM屈服面的一些定義90-91
• 5.3 PMM屈服面計(jì)算方法91-97
• 5.3.1 基于AISI和DSM的PMM屈服面91-96
• 5.3.2 基于有限元分析的PMM屈服面96-97
• 5.4 兩種PMM屈服面對(duì)比分析97-101
• 5.4.1 整體模型對(duì)比97-98
• 5.4.2 同相位角承載力曲線對(duì)比98-101
• 5.5 PMM屈服面的高等分析應(yīng)用101-102
• 5.6 本章小結(jié)102-104
• 第六章 結(jié)論與展望104-106
• 6.1 結(jié)論104-105
• 6.2 展望105-106
• 附錄106-118
• 參考文獻(xiàn)118-123
• 作者讀研期間的論文123-125
• 致謝125

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本文編號(hào)：519663