冷彎薄壁C形鋼受彎構(gòu)件畸變屈曲和局部屈曲性能研究.pdf

1、對冷彎薄壁型鋼構(gòu)件來說,存在三種屈曲模式,分別是局部屈曲,畸變屈曲和整體屈曲。以往的研究多以局部屈曲和整體屈曲為主,而畸變屈曲由于認識較晚以及自身的復雜性使得對其許多研究成果無法達成共識,需要進一步研究。對于冷彎薄壁型鋼構(gòu)件的設計,各國規(guī)范中存在兩種方法:有效截面法和直接強度法。多數(shù)規(guī)范均采用有效截面法,然而該方法只是針對局部屈曲,對于發(fā)生畸變屈曲的構(gòu)件則無法采用有效截面法來設計,且有效寬度及有效截面特性的計算是一個相當復雜的過程。而直

2、接強度法通過折減構(gòu)件的強度來考慮屈曲的影響,計算簡便。因此,直接強度法的應用將逐步推廣,對直接強度法的進一步研究勢在必行。目前,由于國內(nèi)對冷彎薄壁型鋼構(gòu)件的穩(wěn)定性能,特別是畸變屈曲的研究成果并不充足,因此我國規(guī)范仍沿用有效截面法進行設計。
　　本文以冷彎薄壁型鋼受彎構(gòu)件為研究對象,對其局部屈曲和畸變屈曲性能以及極限承載力進行了試驗和理論分析研究,主要完成了以下工作：①分別對冷彎薄壁C形鋼受彎構(gòu)件局部屈曲和畸變屈曲性能進行試驗研究。

3、試驗分為兩組共計12個構(gòu)件(24根試件),通過變化試件截面的幾何參數(shù)分別考察受彎構(gòu)件的局部屈曲和畸變屈曲性能,詳細測試了試件受力全過程的應變和變形等數(shù)據(jù),為后續(xù)的有限元數(shù)值模擬分析提供了試驗基礎和比較依據(jù)。試驗中觀察到了局部屈曲和畸變屈曲現(xiàn)象,驗證了通過在受彎構(gòu)件純彎段鋪設一定厚度的壓型鋼板來保證局部屈曲發(fā)生的有效性,表明了邊界約束對構(gòu)件屈曲模式的影響。②以試驗結(jié)果為依據(jù),對冷彎薄壁C形鋼受彎構(gòu)件的有限元數(shù)值模擬分析模型的合理性和適用性

4、進行了研究。模擬中采用有限條軟件CUFSM獲得初始缺陷形狀,然后用最大缺陷的累積分布函數(shù)來確定初始缺陷的大小,并且考慮了幾何非線性和材料非線性。分析結(jié)果表明,有限元分析模型模擬冷彎薄壁 C形鋼受彎構(gòu)件的局部和畸變屈曲是有效和合理的。③對冷彎薄壁C形鋼受彎構(gòu)件的局部屈曲和畸變屈曲性能以及極限承載力進行了系列變參數(shù)的模擬分析?？疾炝瞬煌拱甯叨?、翼緣寬度、卷邊寬度和截面厚度等因素對冷彎薄壁 C形鋼受彎構(gòu)件的局部屈曲和畸變屈曲性能以及極限承載

5、力的影響規(guī)律。結(jié)果表明,影響因素之間存在著相關作用,各因素對構(gòu)件的屈曲模式和極限承載力均有重要影響。一定范圍內(nèi),截面的增大、增厚會提高構(gòu)件的極限承載力。而板件厚度、板件的翼緣寬度與卷邊的比值是影響構(gòu)件屈曲模式的重要因素。④利用本文試驗和參數(shù)分析結(jié)果以及部分學者的試驗數(shù)據(jù),以原有的直接強度法公式為基準,對受彎構(gòu)件直接強度法公式做了進一步的修正并驗證。驗證結(jié)果表明,修正后的直接強度法公式計算結(jié)果與試驗數(shù)據(jù)和有限元分析結(jié)果相差較小,計算結(jié)果偏