【摘要】：鋁合金具有強(qiáng)度高、質(zhì)量輕、可加工性強(qiáng)且經(jīng)濟(jì)美觀等優(yōu)點(diǎn)。在大跨網(wǎng)架等結(jié)構(gòu)形式中,鋁合金展現(xiàn)出較大的優(yōu)勢(shì),箱型蜂窩梁可彌補(bǔ)鋁合金穩(wěn)定能力不佳的特性。焊接鋁合金箱型蜂窩梁可根據(jù)工程實(shí)際需要采取不同的擴(kuò)張比,改善截面力學(xué)特性。目前我國(guó)對(duì)于鋁合金蜂窩梁并沒有相應(yīng)的設(shè)計(jì)規(guī)范,因此本文通過室內(nèi)試驗(yàn)和數(shù)值模擬相結(jié)合的方法,研究了6061-T6鋁合金箱型蜂窩梁的承載能力。具體的研究?jī)?nèi)容及成果如下:(1)通過6組板式鋁合金6061-T6材料拉伸試件的試驗(yàn),整理數(shù)據(jù)并計(jì)算了本構(gòu)關(guān)系的主要參數(shù),包括彈性模量E、斷后伸長(zhǎng)率A_t、非比例延伸強(qiáng)度f_(0.2)、應(yīng)變硬化參數(shù)n、泊松比v等參數(shù)。并根據(jù)Ramberg-Osgood~([1])建立了本構(gòu)關(guān)系方程。試驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn)鋁合金的延性較差,拉伸斷裂在10%左右。(2)以本構(gòu)關(guān)系為基礎(chǔ)進(jìn)行了抗彎試驗(yàn)與低周循環(huán)往復(fù)試驗(yàn),采用L_4的正交試驗(yàn)法設(shè)計(jì)了擴(kuò)張比為1.3與1.5的4根試件。試驗(yàn)前測(cè)量了試件的初始缺陷以及焊縫質(zhì)量。通過試驗(yàn)研究了擴(kuò)張比和不同焊接方法,以及是否打磨焊縫等參數(shù)對(duì)抗彎承載能力的影響。試驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn),腹板開孔角部位置變形量最大,試件的撓度大于預(yù)估值,固定端部第一個(gè)開孔的變形量最大。通過正交法發(fā)現(xiàn)擴(kuò)張比對(duì)于抗彎強(qiáng)度的影響量最大,焊接方法的選擇不是影響承載能力的主要參數(shù),打磨焊縫對(duì)承載能力的提高低于10%。(3)通過有限元分析軟件對(duì)拉伸試驗(yàn)的數(shù)據(jù)進(jìn)行非線性建模,通過與抗彎數(shù)據(jù)對(duì)比來驗(yàn)證有限元模型正確性。發(fā)現(xiàn)擴(kuò)張比在1.5到1.7之間產(chǎn)生強(qiáng)化極值,當(dāng)擴(kuò)張比達(dá)到1.7之后構(gòu)件抗彎承載力會(huì)出現(xiàn)下降。腹板高厚比在75以下時(shí),對(duì)于構(gòu)件性能的影響較小。翼緣的寬厚比在22左右時(shí)構(gòu)件力學(xué)性能較好。并對(duì)開孔腹板的局部穩(wěn)定進(jìn)行了有限元模擬。(4)以現(xiàn)有的H型蜂窩梁及箱梁計(jì)算公式推導(dǎo)了箱型蜂窩梁的撓度計(jì)算公式以及抗彎強(qiáng)度計(jì)算公式。通過有限元軟件在低周循環(huán)試驗(yàn)的數(shù)據(jù)驗(yàn)證的基礎(chǔ)上模擬了焊接鋁合金箱型蜂窩梁在低周循環(huán)荷載作用下的力學(xué)響應(yīng)。發(fā)現(xiàn)鋁合金試件的滯回曲線比較飽滿,捏攏現(xiàn)象不明顯,表明焊接鋁合金箱型蜂窩梁抗震性能良好。焊接鋁合金箱型蜂窩梁展現(xiàn)出優(yōu)異的力學(xué)特性。焊接鋁合金箱型蜂窩梁的承載能力主要受擴(kuò)張比,腹板高厚比,翼緣寬厚比等參數(shù)影響,其中擴(kuò)張比影響的程度最大,翼緣寬厚比對(duì)腹板剪力滯回效應(yīng)有影響。
【圖文】：

圖 1.1 圓形孔蜂窩梁廠房表 1.2 部分采用鋁合金結(jié)構(gòu)的橋梁實(shí)例橋梁類型 跨度(m) 所在懸索橋 174 法國(guó)門式橋 63 法國(guó)懸索橋 80 美國(guó)桁架梁橋 31 英國(guó)桁架橋 25 加拿中使用鋁合金材料作為結(jié)構(gòu)用的建筑造價(jià)比鋼大量的工程實(shí)踐結(jié)果表明，，鋁合金建筑在建因?yàn)殇X合金結(jié)構(gòu)具有天然的防腐性能，所有工成本。隨著鋁合金結(jié)構(gòu)研究的不斷深入，相鋁合金來實(shí)現(xiàn)更多復(fù)雜的新型結(jié)構(gòu)。

6 30.10 30.02 30.02 30.05 7.04 7.10 7.06 7.072.1.3 試驗(yàn)裝置及測(cè)量系統(tǒng)試驗(yàn)在西安工業(yè)大學(xué)材料實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行，所有試件采用的拉伸試驗(yàn)機(jī)為 DNS300 電子能試驗(yàn)機(jī)。單調(diào)加載按照《金屬材料拉伸試驗(yàn)-室溫試驗(yàn)方法》（GB/T228.1-2010）中的求執(zhí)行。試件均沿試件縱向取得試件，幾何尺寸如圖所示 2.1 所示，試件實(shí)物如圖 2.2 示實(shí)驗(yàn)裝置如圖 2.3，拉伸試驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)如圖 2.4。圖 2.1 試件尺寸圖示
【學(xué)位授予單位】：西安工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：TU395

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本文編號(hào)：2591082