不锈钢工字形截面构件轴心受压整体稳定计算方法

为了研究不锈钢工字形轴心受压构件的整体稳定承载力,采用ANSYS软件建模对不锈钢轴压构件进行非线性有限元模拟,将模拟结果与试验结果进行对比,验证了所建立的有限元模型的准确性.采用经试验验证的有限元模型对不同几何初始缺陷、截面残余应力、材料力学性能、截面宽厚比以及长细比的不锈钢工字形构件整体稳定承载力进行了参数分析,通过对比可确定材料力学性能、构件长细比为主要影响承载力的因素.在参数分析的基础上通过稳定承载力的数据拟合提出了整体稳定系数的三段式计算方法,并将该计算方法与试验数据进行对比,表明此计算方法可以较为准确地计算不锈钢工字形轴心受压构件整体稳定承载力.     

TU1无氧铜轴心受压圆管柱整体稳定的有限元分析

目的研究TU1无氧铜轴心受压构件的整体稳定性能,以填补金属铜工程力学性能研究领域的空白.方法运用有限元软件ABAQUS建立有限元模型,准确模拟构件的材料非线性与几何初始缺陷,对7个TU1无氧铜圆管柱试件进行有限元分析,并与相应的试验结果进行对比.结果有限元计算得到的极限承载力与试验得到的极限承载力的比值的平均值为0.964,标准差为0.049.结论建立的有限元模型能够准确地分析TU1无氧铜轴心受压圆管柱的整体稳定性能,为进一步运用该有限元模型对各类截面的TU1无氧铜轴心受压构件的整体稳定性能进行参数化分析提供了参考.     

卷边C形截面不锈钢短柱承载力直接强度法

为了研究卷边C形截面不锈钢短柱承载力的计算方法,基于直接强度法,构建了轴心受压和两端受弯矩作用的不锈钢短柱承载力假定模型.结合已开展的38根卷边C形截面不锈钢短柱试验结果,通过参数化有限元分析,对98根轴心受压和94根偏心受压短柱试件进行了数值模拟分析,拟合出适用于卷边C形截面不锈钢短柱承载力的直接强度法计算公式.将拟合公式计算结果与试验结果进行对比分析,结果表明,拟合公式具有较高的精度,可以预测卷边C形截面不锈钢短柱的承载力.     

高温下不锈钢工字形截面构件局部稳定性能研究

为研究火灾下不锈钢构件的局部稳定性能及其破坏机理，介绍了8个奥氏体型焊接工字形截面短柱的轴心受压试验，其中包括6个高温试验和2个常温对照试验. 分析试验构件的失稳模态和局部稳定承载力，利用有限元模型对影响构件局部稳定性能的重要因素做了参数分析. 结合试验与数值分析结果，对现有欧洲规范设计方法进行了评估. 结果表明：随着温度升高，构件的刚度下降，屈曲变形增大，局部稳定承载力降低幅度增大；初始缺陷对构件承载力影响较小，截面宽厚比是影响局部承载力的关键因素；现有欧洲规范设计方法预测结果较为准确.     

960MPa高强度钢材轴压柱局部稳定性能及设计方法

为研究960 MPa(屈服强度标准值)高强度钢材轴心受压构件的局部稳定受力性能,本文使用ANSYS软件建立有限元模型,对4个箱形截面和4个工字形截面轴心受压构件进行了有限元分析.模型考虑了几何初始缺陷及焊接残余应力的影响,提取构件的极限承载力和局部屈曲临界承载力的有限元计算结果与试验实测结果进行对比,验证了模型的有效性.利用这种建模方法,对960 MPa高强度钢材箱形和工字形轴心受压构件的局部稳定受力性能进行了有限元参数分析,并将有限元计算结果,以及本文汇总的已有试验结果,与中国、美国和欧洲的钢结构设计规范中轴心受压构件的设计曲线进行了对比,并提出了新的设计公式.结果表明,本文使用的有限元建模方法能够准确地分析计算960 MPa高强度钢材轴心受压构件的局部屈曲受力性能;几何初始缺陷和残余应力对构件的极限应力的影响很小,但是对板件宽厚比较大构件的局部屈曲应力的影响相对较大;相对于中美欧现行钢结构设计规范中的设计方法,本文提出的设计公式更适用于960 MPa高强度钢材轴心受压构件的局部屈曲应力和屈曲后极限应力的设计计算.     

双相型不锈钢焊接箱形截面轴压构件整体稳定性能试验研究

为了研究双相型不锈钢材在轴心受压下的整体稳定性能,对6根双相型不锈钢焊接箱形截面柱进行了轴心受压试验.在试验前对试件的几何初弯曲进行了测量,在试验过程中对荷载初偏心进行了量测.根据试验数据,分析了构件的失稳变形特征和整体稳定承载力,并与欧洲钢结构规范(EN 1993-1-4)和中国钢结构规范(GB50017—2003)的计算结果进行了对比.结果表明,试验数据均高于欧洲规范计算值,但整体低于中国钢结构规范方法的计算值;同时说明欧洲规范采用的设计曲线偏保守,而中国钢结构规范所采用的设计曲线应做相应的调整.     

CFRP强约束混凝土配筋柱稳定性能研究

通过截面经圆弧化处理、外包CFRP后的矩形截面的钢筋混凝土柱的轴心受压试验,研究了长细比对稳定承载力的影响。利用稳定理论中的切线模量和双模量理论,对CFRP强约束混凝土轴心受压柱的稳定性能进行了分析,并与试验结果进行了对比,提出了CFRP强约束混凝土轴心受压柱的长细比限值和相应的稳定承载力计算公式。     

L形和T形型钢异形截面柱轴心受压承载力的试验研究

通过对6根型钢异形截面柱和两根普通钢筋混凝土异形截面柱的轴心承载力的试验研究，对型钢异形截面柱的受压性能进行分析，提出了型钢异形截面柱轴心受压承载力的计算公式，计算值与试验结果吻合较好。试验结果表明，型钢异形截面柱的塑性要优于普通型钢异形截面柱的塑性。     

冻融循环作用后不锈钢管混凝土短柱性能研究

为研究冻融作用对不锈钢管混凝土结构的影响,以不锈钢管截面类型及冻融循环次数为参数对冻融循环作用后不锈钢管混凝土短柱的力学性能进行了试验研究。研究表明:冻融作用对不锈钢管混凝土短柱的力学性能如极限承载力、位移延性以及约束系数等有重大的影响,主要表现为在冻融循环后,不锈钢方管混凝土短柱极限承载力及约束系数随着冻融次数增加而减小,而不锈钢圆管混凝土短柱的极限承载力及约束系数随着冻融次数的增加而变大;此外,在实验范围内,不锈钢方管混凝土短柱的延性随着冻融次数的增大先减小后增大,而圆不锈钢管混凝的延性相对于冻融次数而言较为离散。相比之下,圆不锈钢管混凝土相对于方不锈钢管混凝土而言具有更好的抗冻性、更高的承载能力以及更好的约束性能,因此,在实际工程应用中,圆不锈钢管混凝土构件可优先被考虑作为承载构件。     

钢骨—T形钢管混凝土中长柱轴心受压试验分析

为研究钢骨—T形钢管混凝土长柱轴心受压力学性能,对16根长细比为16<λ<43的钢骨—T形钢管混凝土柱进行轴心受压试验,研究试件破坏形态和工作机理,得到试件的荷载—纵向位移曲线、荷载—应变曲线以及荷载—挠度曲线。通过分析套箍指标、配骨指标和长细比等参数对试件轴心受压力学性能的影响,以及对比试件极限承载力的试验值和理论计算值,提出钢骨—T形钢管混凝土长柱轴心受压稳定系数计算方法,进而推出极限承载力计算公式。研究结果表明:内置工字型钢骨的T形截面钢管混凝土柱具有较好的延性;钢管、混凝土和钢骨三者能很好地协同工作,改善了核心混凝土的脆性破坏性质,使组合柱的承载力显著提高;所提出的试件极限承载力计算公式可供工程设计参考。     

T形钢管混凝土柱轴心受压稳定承载性能研究

基于9根T形钢管混凝土中长柱的单向、双向偏心受压试验的结果,建立了T形钢管混凝土柱用于纤维模型程序分析其承载力的本构模型.在验证纤维模型程序合理性的基础上,对T形钢管混凝土柱轴压稳定性能进行了参数研究.研究参数包括:钢材屈服强度、混凝土抗压强度、管壁宽厚比、截面肢宽厚比、长细比以及加载角度.理论结果表明:长细比是影响T形钢管混凝土柱轴压稳定承载力的主要因素,混凝土工作承担系数和加载角度也对钢管混凝土柱的承载力有一定影响.纤维模型计算的柱子曲线与钢结构规范的a,b,c,d类曲线之间的比较表明:不同参数截面的T形钢管混凝土柱的柱子曲线会在一个较宽带宽范围内变化.最后,在大量参数分析基础上,考虑长细比和混凝土工作承担系数的影响,提出了T形钢管混凝土轴压柱的稳定承载力系数的实用计算方法.理论公式计算结果与已有试验结果吻合良好,可为工程设计提供理论参考.     

基于有限元的无保护层钢结构柱抗火分析

采用大型有限元软件M SC.M ARC.M en tat,对具有轴向约束且无保护层的钢结构柱进行了非线性有限元分析,研究了不同轴向约束对钢结构柱抗火能力的影响,给出了典型约束钢结构柱的有限元网格划分和受压后的变形图,以及不同温度、不同约束刚度情况下的荷载-位移曲线,有限元数值模拟结果与试验进行对比,吻合较好.研究表明:室温下,轴向约束有利于提高柱子的极限承载能力,但在高温情况下,约束刚度的大小对柱子的抗火承载力却具有负面影响,轴向约束的提高降低了高温下柱子的极限承载力,并降低了柱子的极限温度承载力;在温度达到450℃之前,由于钢材的弹性模量改变与构件热膨胀而导致承载力的降低,温度超过450℃之后,弹性模量与屈服极限的折减,以及构件热膨胀所导致的约束反力共同作用使得构件更早失效.     

柱中柱(CIC)组合构件轴压力学性能数值分析

文章基于柱中柱(Column-in-Column, CIC)组合构件的轴压试验,利用ABAQUS软件建立了精细化有限元模型,通过对比试件的承载力、破坏形态和轴力-柱中纵向应变曲线验证数值模型的有效性。对两个典型试件进行全过程受力分析,得到各受力阶段钢管和混凝土的应力分布云图。研究表明：外柱外钢管的应力最大值位于局部屈曲破坏处,外柱混凝土呈全截面受压状态,内柱混凝土随着轴向加载发生弯曲破坏,混凝土从全截面受压逐渐转变为一侧受压和一侧受拉状态。利用验证后的有限元模型对CIC试件的轴压力学性能进行参数分析,当外柱外钢管径厚比从31增加到125时,试件的轴压承载力最大降低了71.6%,试件的承载力随钢材屈服强度和混凝土强度的增加而提高,随外柱长径比的增加而减小。最后基于试验和有限元结果,提出适用于CIC构件的轴压承载力计算公式。     

箍筋约束L形截面柱轴压性能分析

为了研究箍筋约束混凝土L形截面柱的轴心受压性能,进行了7根箍筋约束混凝土柱的轴心受压试验,并采用有限元软件分析了箍筋对L形截面柱的核心混凝土的约束作用,建立了箍筋横向约束应力计算模型．在此基础上通过试验回归分析了箍筋约束混凝土的抗压强度、峰值应变与配箍特征值、箍筋有效约束系数的关系表达式,并建立了箍筋约束混凝土L形截面短柱的轴心受压承栽力计算公式．结果表明约束混凝土的抗压强度及其峰值应变与配箍特征值和箍筋有效系数的乘积呈非线性关系．与试验结果比较,轴心受压承载力计算公式偏于安全,可用于箍筋约束混凝土L形截面短柱的轴心受压承载力的分析．     

闭口截面异形柱轴心受压稳定系数

为了使住宅中柱边缘与墙体齐平、增加房屋面积使用率,同时满足居住者对建筑美观的要求,构建并研究了一种新型闭口截面异形柱.首先,采用常用规格的冷弯方钢管和冷弯槽钢,分别构建了不同尺寸的L形、T形和十字形闭口截面异形柱.然后,运用有限元软件ANSYS对其进行了仅简化考虑初始几何缺陷的轴心受压非线性分析,根据分析结果计算柱的轴心受压稳定系数,并与现行的规范值进行比较,以验证现行规范对于该柱的适用性.研究结果表明,在仅简化考虑初始几何缺陷的情况下,该柱的轴心受压稳定系数小于a类截面规范值、大于b类截面规范值.现行规范适用于针对该柱的轴心受压承载力验算,轴心受压稳定系数应按b类截面取值,验算结果偏于安全.     

增大截面法加固钢筋混凝土构件的正截面承载力研究

为了研究增大截面法加固钢筋混凝土偏心受压构件的正截面承载力,采用围套加固法和双侧加固法对不同截面尺寸的偏心受压构件进行承载力试验.应用ABAQUS软件对钢筋混凝土偏压构件的加载过程进行模拟.将实测结果、有限元计算结果与加固规范计算值进行对比.结果表明:实测值、有限元计算结果与《公路桥梁加固设计规范》计算值吻合良好;《混凝土结构加固设计规范》对于加固后大偏心受压构件新增纵向钢筋强度折减系数的选取较为准确,而对于小偏心受压构件的折减系数的选取偏于不安全,建议该折减系数的合理取值为0.8.     

钢骨-钢管高强混凝土偏心受压柱非线性分析

为研究钢骨-钢管高强混凝土偏心受压柱的力学性能,采用ABAQUS有限元软件分析偏心距、长细比、材料强度等因素对压弯柱力学性能的影响,并对数据回归分析以建立承载力公式.结果表明:基于ABAQUS软件所模拟的荷载-变形曲线与试验曲线吻合良好;偏心矩、长细比对偏心受压构件的受力性能影响较大,套箍率影响次之,材料强度和型钢截面形状对其影响相对较小;偏心受压承载力公式计算结果与试验结果吻合良好.     

钢筋混凝土构件模型的配筋率及保护层厚度研究

运用相似性原理,对钢筋混凝土轴心受压、大偏心受压柱以及钢筋混凝土梁的强度相似条件进行推导,确定了模型试验中模型构件配筋率及混凝土保护层厚度的理论取值,并采用误差分析方法分析了模型混凝土保护层厚度取值对承载力相似性的影响.分析表明,在进行钢筋混凝土构件模型试验时,宜采用与原型相同的配筋率.对于轴心受压柱,模型保护层厚度不产生误差;对于钢筋混凝土梁,模型保护层厚度取原型保护层厚度除以0.5倍比例系数,此时误差可以控制在10%;对于大偏压柱,建议保护层厚度取原型保护层厚度除比例系数.     

7075-T6高强铝合金轴心受压构件局部稳定试验研究

为研究结构工程中高强铝合金轴心受力构件的局部稳定性能,对7个7075-T6铝合金H型截面短柱开展了轴心受压试验,测量了7075-T6铝合金的材料力学性能和试件的局部几何初始缺陷,分析了试件的破坏形态、局部屈曲承载力、极限承载力.试验结果表明,7075-T6铝合金材料平均名义屈服强度达到536 MPa;试件翼缘与腹板的平...     

锈蚀钢筋混凝土偏心受压柱承载力试验研究

试验研究了低锈蚀率钢筋对偏心受压构件承载力的影响.将4根钢筋混凝土柱置于湿盐砂中外通直流电加速锈蚀,锈蚀完毕后与3根未锈蚀柱进行偏心受压试验,试验在5 000 kN长柱试验机上进行.另外对锈蚀钢筋进行了拉伸试验.结果表明,偏心距较小时,锈蚀柱截面应变仍符合平截面假定;偏心距相同时锈蚀柱的承载力及刚度比完好柱明显降低.锈蚀钢筋的名义屈服强度、名义极限强度随锈蚀率呈线性降低;随钢筋锈蚀率增大,钢筋的延性降低更快.