冷弯薄壁C型钢受弯畸变屈曲的性能研究

论文摘要

冷弯薄壁型钢构件具有承载力高、自重轻、经济性好、施工劳动强度低等诸多优点,目前正在被越来越广泛的应用到建筑领域。对冷弯薄壁型钢,在确定其承载力时,畸变屈曲是必须考虑的因素。畸变屈曲是不同于构件整体屈曲和板件局部屈曲的一种新的屈曲模式。冷弯薄壁型钢构件的基本屈曲模式包括:整体屈曲、局部屈曲和畸变屈曲。首先,本文根据冷弯薄壁C型钢受弯时畸变屈曲的模态,建立了在横向与纵向荷载共同作用下畸变屈曲的微分方程,根据纯弯时的临界微分方程,推导了临界弯矩公式。其次,本文通过试验的方法对冷弯薄壁C型钢受弯时畸变屈曲的性能进行了研究,根据畸变屈曲的判定准则,分析了冷弯薄壁C型钢在受弯时畸变屈曲的临界弯矩,通过对试验值和理论值的比较,提出了工程适用的安全系数。再次,本文通过试验的方法,分析了畸变屈曲起控制作用的冷弯薄壁C型钢的抗震性能。并将试验结果进行了处理,通过对试验所得的滞回曲线的分析,研究了其抗震耗能能力。最后,本文针对冷弯薄壁C型钢受弯时畸变屈曲的模态,提出了在腹板与翼缘相交的棱线处设置隔板的措施来提高屈曲荷载,并对不同隔板布置方式以及隔板形式对畸变屈曲荷载影响的效果经行了有限元分析。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 概述
• 1.1.1 冷弯薄壁型钢简介
• 1.1.2 畸变屈曲的定义
• 1.2 研究背景
• 1.3 国外的研究现状
• 1.3.1 畸变屈曲性能的试验研究
• 1.3.2 畸变屈曲性能的理论研究
• 1.4 国内畸变屈曲研究现状
• 1.5 畸变屈曲的研究方法
• 1.5.1 数值分析法
• 1.5.2 广义梁理论
• 1.5.3 近似解法
• 1.5.4 结构试验
• 1.5.5 中性平衡法
• 1.5.6 能量法
• 1.5.7 动力法
• 1.6 冷弯薄壁型钢畸变屈曲的计算规定
• 1.6.1 澳洲规范AS/NZ5460
• 1.6.2 北美规范NA52004
• 1.6.3 我国《冷弯薄壁型钢结构技术规范》G850018-2002
• 1.7 本文研究的内容及目的
• 1.8 本章小结
• 第2章 C 型钢受弯畸变屈曲的理论分析
• 本章所用符号的说明
• 2.1 概述
• 2.2 微分方程的建立
• 2.2.1 主坐标系下的微分方程
• 2.2.1.1 主坐标系下的基本方程
• 2.2.1.2 换算荷载的确定
• 2.2.1.3 主坐标系下微分方程的确定
• 2.2.2 纯弯时畸变屈曲的微分方程
• 2.2.2.1 基本方程
• 2.2.2.2 纯弯时的微分方程
• 2.3 解微分方程求临界弯矩
• 2.3.1 参数的确定及方程的化简
• 2.3.2 简化模型截面荷载与原截面荷载之间的转化
• 2.3.3 微分方程的解
• 2.4 本章小结
• 第3章 冷弯薄壁C 型钢受弯畸变屈曲的试验研究
• 3.1 试验设计
• 3.1.1 试验目的
• 3.1.2 试件制作
• 3.1.3 构件材料属性的测定
• 3.1.4 支座的设计
• 3.1.5 应变片的布置
• 3.1.6 百分表的布置
• 3.1.7 试验装置布置
• 3.2 试验过程
• 3.2.1 试件编号
• 3.2.2 数据采集方法
• 3.2.3 加载制度
• 3.2.4 几何缺陷测量
• 3.3 试验结果
• 3.3.1 畸变屈曲的判定准则
• 3.3.2 试件1
• 3.3.3 试件2
• 3.4 结果分析与结论
• 3.4.1 《规范》公式计算结果
• 3.4.2 分析及结论
• 3.5 本章小结
• 第4章 畸变屈曲控制的C 型钢受弯抗震性能的试验研究
• 4.1 概述
• 4.2 试验设计
• 4.2.1 试验目的
• 4.2.2 试验设计方法
• 4.3 试验过程
• 4.3.1 加载制度
• 4.3.2 构件几何缺陷的测量
• 4.4 试验结果及结果分析
• 4.4.1 滞回曲线
• 4.4.2 结果分析
• 4.5 本章小结
• 第5章 C 型钢受弯畸变屈曲加固效果的数值分析
• 5.1 概述
• 5.2 冷弯薄壁C 型钢受弯畸变屈曲的防止措施
• 5.2.1 加固的基本原理
• 5.2.2 试件设计
• 5.3 有限元建模
• 5.3.1 ABAQUS 有限元分析软件简介
• 5.3.2 建模简介
• 5.4 加固模型的线弹性分析
• 5.4.1 隔板布置方式对畸变屈曲荷载的影响
• 5.4.2 隔板形式对畸变屈曲荷载的影响
• 5.5 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢
• 作者简介
• 攻读硕士学位论文期间发表的学术论文