火載荷與沖擊載荷作用下鋼柱的非線性分析.pdf

1、鋼結構由于其自身的良好性能在工程領域得到了廣泛的應用，但極差的耐火性是其明顯的缺陷。隨著溫度的升高，鋼材的強度和剛度有顯著的下降。因此，火災下鋼結構可能發(fā)生嚴重的破壞，甚至出現(xiàn)整體倒塌的后果。因此，研究鋼結構抗火設計具有重要的理論意義和工程實用價值。 本文利用有限元軟件ANSYS對鋼柱從發(fā)生失穩(wěn)至破壞的全過程進行了模擬，與規(guī)范中的計算方法求得的臨界溫度進行比較，分析表明：EC3臨界溫度值與有限元結果很接近。 通過對一系列

2、鋼柱的非線性分析，本文討論了載荷比、軸向約束剛度比、溫度梯度、長細比、初始撓度對鋼柱抗火能力的影響。分析表明：隨著載荷比、軸向約束剛度比、溫度梯度、長細比、初始撓度的增大，鋼柱的極限溫度都有著不同程度的降低。同時本文還比對了各個參數(shù)對鋼柱抗火能力的影響效果，結果表明載荷比、軸向約束剛度比的改變對鋼柱極限溫度值影響最大，溫度梯度的存在極大限度的導致了鋼柱大變形的發(fā)生。 利用ANSYS/LS—DYNA軟件，在考慮應變率的情況下對沖擊

3、載荷作用下工字鋼柱位移響應進行了細致分析。研究了應變率效應對鋼柱彈塑性動力屈曲的影響，以及材料切線模量對鋼柱動力屈曲載荷的影響。同時本文探討了鋼柱在火災下的動力響應以及慣性對鋼柱抗火性能的影響。研究發(fā)現(xiàn)應變率效應使動力屈曲載荷值增大，從而提高了鋼柱的抗屈曲能力；切線模量的增大，有助于提高鋼柱抵抗屈曲的性能。對于高溫下鋼柱的屈曲性能，在B—H動力屈曲判定條件下，計算結果表明相同溫度下ANSYS/LS—DYNA動力屈曲載荷值要高于EC3的靜