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高强冷弯薄壁型钢卷边槽形截面轴压柱畸变屈曲试验与理论研究

作　者: 姚行友
导　师: 何保康
学　校: 西安建筑科技大学
专　业: 结构工程
关键词: 高强冷弯型钢畸变屈曲极限承载力非线形有限元直接强度法
分类号: TU392.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2007年
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内容摘要

屈曲是影响钢构件承载力的重要因素。开口薄壁柱可以发生三种屈曲模式：局部、整体和畸变屈曲。畸变屈曲现在还不为人们所熟知，我国现行标准《冷弯薄壁型钢结构技术规范》GB50018-2002对其也暂无具体的设计方法。但随着高强钢材用于冷弯薄壁型钢中，畸变屈曲显得越来越重要。本文主要工作是研究高强冷弯薄壁型钢槽形截面轴压柱畸变屈曲性能及稳定承载力。包括以下主要内容：(1)高强冷弯薄壁型钢槽形截面轴压柱试验研究，分析了不同长度及厚度的畸变屈曲轴压试件的破坏特征及极限承载力。(2)考虑材料非线性和几何非线性对高强冷弯薄壁型钢槽形截面轴压柱进行ANSYS有限元分析，其畸变屈曲模式和极限承载力与试验结果较吻合，并给出了不同畸变屈曲模式的应力分布。采用有限元分析不同厚度、长度、屈曲模式、初始缺陷值大小对高强冷弯薄壁型钢槽形截面轴压柱极限承载力的影响。指出卷边面内屈曲是畸变屈曲不同模式发生的主要决定因素。(3)在数值分析的基础上，运用有效宽度法和直接强度法对高强冷弯薄壁型钢卷边槽形轴压柱极限承载力进行分析，并给出建议计算方法。

全文目录

摘要  3-4
ABSTRACT  4-7
第一章绪论  7-15
  1.1 引言  7-8
  1.2 课题来源、研究目的和意义  8-9
  1.3 国内外相关研究概况  9-14
    1.3.1 畸变屈曲的国外研究概况  9-13
    1.3.2 畸变屈曲的国内研究概况  13-14
  1.4 本文的主要工作  14-15
第二章高强冷弯薄壁型钢槽形截面轴压柱试验研究  15-31
  2.1 引言  15
  2.2 试验目的和内容  15
    2.2.1 试验目的  15
    2.2.2 试验内容  15
  2.3 材性、试件及试验装置  15-19
    2.3.1 材性  15-16
    2.3.2 试件  16-18
    2.3.3 试验装置和设备  18-19
  2.4 试验过程及破坏特征  19-21
    2.4.1 试验过程  19
    2.4.2 破坏特征及分析  19-21
  2.5 试验数据处理及主要试验结果  21-30
    2.5.1 试件初始几何缺陷  21-25
    2.5.2 荷载～翼缘转角图  25-27
    2.5.3 荷载～压缩位移图  27-29
    2.5.4 试验结果  29-30
  2.6 小结  30-31
第三章轴压柱有限元分析理论及计算模型的建立  31-41
  3.1 概述  31
  3.2 材料的非线性本构关系  31-34
  3.3 几何非线性  34
  3.4 残余应力  34
  3.5 有限元模型建立  34-36
    3.5.1 单元类型和材料属性  34
    3.5.2 模型建立和网格划分  34-35
    3.5.3 约束方式与加载  35-36
  3.6 求解及后处理  36-40
    3.6.1 特征值屈曲分析  36-38
    3.6.2 非线性屈曲分析  38-40
    3.6.3 后处理  40
  3.7 小结  40-41
第四章高强冷弯薄壁型钢轴压柱畸变屈曲性能有限元分析  41-58
  4.1 槽形截面轴压柱畸变屈曲有限元性能分析  41-51
    4.1.1 有限元分析  41-49
    4.1.2 有限元分析结果与试验结果比较  49-51
  4.2 畸变屈曲参数分析  51-55
    4.2.1 厚度对极限承载力的影响  51
    4.2.2 长度对极限承载力的影响  51-52
    4.2.3 屈曲模式对极限承载力的影响  52-53
    4.2.4 初始缺陷对极限承载力的影响  53-55
  4.3 不同畸变屈曲模式发生的原因  55-57
  4.4 小结  57-58
第五章高强冷弯薄壁型钢轴压柱畸变屈曲承载力计算  58-68
  5.1 概述  58
  5.2 有效宽度法  58-62
  5.3 直接强度法  62-67
  5.4 小结  67-68
第六章结语  68-70
  6.1 结论  68
  6.2 今后尚待研究的问题  68-70
参考文献  70-74
致谢  74

高强冷弯薄壁型钢卷边槽形截面轴压柱畸变屈曲试验与理论研究

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