薄壁異形截面鋁合金軸壓構件畸變屈曲特性與多重屈曲模態(tài)耦合破壞研究.pdf

1、鋁合金材料具有輕質高強、耐腐蝕和易加工等優(yōu)勢，目前在國內外的土木工程領域有較為廣泛的應用。鋁合金構件可以采用擠壓成型的方式進行加工，獲得得到任意截面形狀的型材。鋁合金擠壓型材截面形狀靈活，加工方便，初始缺陷較小，不僅能夠達到各類建筑結構的受力性能要求，也能滿足不同建筑的使用要求，廣泛應用于橋梁結構和空間結構中。本文針對一種用于陽光房的薄壁異形截面鋁合金軸壓構件進行研究，該類構件具有較為復雜的截面形狀，且板件壁厚較薄，可能發(fā)生多種屈曲模態(tài)

2、，采用試驗和有限元分析的方法對該類構件的破壞機理和設計方法進行了探究。
　　鋁合金擠壓型材的幾何初始缺陷和材料特性對構件的力學特性有較大影響。通過試驗的方式，對6根薄壁異形截面鋁合金擠壓型材的幾何初始缺陷進行了測量，進行4個試件的拉伸試驗，從而測得了6063-T5鋁合金的本構關系。進行了6組薄壁異形截面鋁合金軸壓試驗，對構件的極限承載力、破壞模態(tài)、板件平面外位移和應變發(fā)展等進行了研究，獲得了該類構件的畸變屈曲承載力，研究了其畸變屈

3、曲特性。
　　建立鋁合金軸壓構件的有限元模型，利用36個鋁合金軸壓試驗結果對該模型進行驗證。采用驗證過的有限元模型，研究了板件厚度對本文所研究構件的畸變屈曲特性和極限承載力的影響。在現(xiàn)有針對槽鋼構件畸變屈曲應力計算理論的基礎上，依據數(shù)值模擬的結果，提出適用于本文所研究的鋁合金構件的彈性畸變屈曲應力的修正計算公式，并采用數(shù)值模擬的方式對修正公式進行驗證。
　　該類復雜異形截面鋁合金軸壓構件可能發(fā)生局部屈曲、畸變屈曲、整體屈曲以

4、及多種屈曲模態(tài)的耦合破壞，破壞模態(tài)多樣化，破壞機理較為復雜。本文采用有限元模擬的方法，對該類構件的6種屈曲耦合破壞模態(tài)進行研究，分析了影響構件破壞模態(tài)的因素，探究了各類屈曲耦合破壞模態(tài)對構件極限承載力、應力發(fā)展和板件平面外變形等的影響。薄壁鋁合金構件對于初始缺陷較為敏感，而實際構件的幾何初始缺陷具有一定隨機性，因此本文采用有限元分析的方法，研究不同類型的幾何初始缺陷對薄壁異形截面鋁合金軸壓構件破壞模態(tài)和承載力的影響。
　　各國現(xiàn)行