雙相型不銹鋼軸心受壓構(gòu)件承載力試驗研究與理論分析.pdf

1、隨著我國經(jīng)濟的迅速發(fā)展，人們對建筑外觀要求越來越高，不銹鋼作為一種綠色材料，在建筑領(lǐng)域越來越受到建筑師與結(jié)構(gòu)工程師的青睞。雙相型不銹鋼作為不銹鋼家族中重要的一類，憑借其較高的屈服強度、較強的抗腐蝕能力和優(yōu)良的焊接性能，在建筑結(jié)構(gòu)中得到了越來越多的應(yīng)用。目前國內(nèi)雙相型不銹鋼管材的生產(chǎn)工藝以冷成型為主，但國內(nèi)還沒有專家學(xué)者針對冷成型雙相型不銹鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件開展試驗研究，本文基于以上背景對冷成型雙相型不銹鋼軸心受壓構(gòu)件進行深入的研究。
　　

2、本文分別開展了20個材料力學(xué)性能試驗、2種截面形式殘余應(yīng)力試驗、12根軸心受壓短柱試驗和14根軸心受壓長柱試驗。材料力學(xué)性能試驗結(jié)果表明，總體來說兩階段Ramberg-Osgood材料模型能夠很好地模擬雙相型不銹鋼材料的非線性應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系;冷加工后的不銹鋼材料強度相比于母材有了明顯的提高。殘余應(yīng)力試驗結(jié)果表明，冷成型構(gòu)件中縱向和橫向彎曲殘余應(yīng)力幅值較大，膜殘余應(yīng)力幅值較小，可以忽略不計，并提出了殘余應(yīng)力的分布模型。軸心受壓短柱試驗中構(gòu)

3、件均呈現(xiàn)局部屈曲破壞，隨著軸心受壓構(gòu)件的長細比增大，方管構(gòu)件分別呈現(xiàn)出局部和整體相關(guān)屈曲破壞和整體屈曲破壞，圓管長柱構(gòu)件僅發(fā)生整體屈曲破壞。對4本不銹鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范(《美國冷成型不銹鋼設(shè)計規(guī)范》(SEI/ASCE8-02)、《歐洲不銹鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》(EN1993-1-4:2006)、《澳大利亞/新西蘭冷成型不銹鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》(AS/NZS4673:2001)和我國的《不銹鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》(CECS410:2015))以及《北美冷成型

4、鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》(AISI S100-07)中軸心受壓構(gòu)件承載力計算公式計算值與本文長柱試驗結(jié)果進行了對比，結(jié)果表明各規(guī)范計算值與試驗值均有一定的誤差。采用有限元軟件ABAQUS對文中雙相型不銹鋼軸心受壓短柱和長柱進行了模擬分析，結(jié)果表明，采用材料力學(xué)性能試驗獲得的材料力學(xué)性能指標(biāo)和合理的分析模型，本文的有限元模型能夠較準(zhǔn)確地反映不銹鋼軸心受壓構(gòu)件真實的受力性能。通過有限元軟件對影響雙相型不銹鋼軸心受壓承載力主要因素進行了參數(shù)化分析，發(fā)

5、現(xiàn)材料力學(xué)性能參數(shù)對軸心受壓構(gòu)件承載力的影響最大，其次為構(gòu)件截面形式，殘余應(yīng)力對長細比較長構(gòu)件承載力有一定的影響，對長細比較小構(gòu)件承載力的影響可以忽略。對冷成型雙相型不銹鋼軸心受壓構(gòu)件承載力進行了進一步的探討，根據(jù)有限元參數(shù)化分析得到的數(shù)據(jù)和《不銹鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》(CECS410:2015)的相關(guān)規(guī)定，基于不銹鋼材料的應(yīng)變強化特性，分別提出了方管和圓管承載力建議計算公式，公式允許利用不銹鋼構(gòu)件的塑性性能?；谇芯€模量理論，對不同材料力學(xué)