带缀板的冷弯薄壁卷边槽形截面受压构件稳定性能研究

论文摘要

本文在国内外对畸变屈曲研究成果的基础上,针对畸变屈曲的变形特点,利用有限元软件验证在冷弯薄壁卷边槽钢的卷边处设置缀板用以提高其承载力这一方法的有效性并提出了建议公式。文中对单调加载作用下的试件进行有限元模拟,同时考虑了材料非线性和几何非线性问题。采用塑性壳单元模拟C形柱,方程组求解方法采用弧长法。有限元分析结果与试验值吻合良好,从而证明了有限元模型建立以及分析方法的正确性和可行性。在此基础上,对轴压作用下的缀板间距、偏心距等影响带缀板冷弯薄壁卷边槽形截面受压构件稳定极限承载力的因素进行参数分析。通过分析发现:对于卷边设置缀板的轴压构件,同未设置缀板的构件相比,其畸变屈曲荷载和极限承载力都有一定程度的提高,提高幅度可达9%～15%,经过对比,当缀板布置间距取三分之一畸变屈曲半波长时,为最经济有效的布置方式;而对于压弯构件,缀板的存在对承载力的提高更为突出,可达20%以上。基于有限元计算结果,本文提出了带缀板卷边槽形截面受压构件承载力的建议公式,建议公式计算的结果与有限元结果相比较,表明建议公式是合理的,可以用于实际工程设计使用。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 问题的提出
• 1.2 国内外研究概况
• 1.2.1 国外研究概况
• 1.2.2 国内研究概况
• 1.3 文献综述
• 1.3.1 冷弯薄壁型钢构件受压畸变屈曲理论研究进展
• 1.3.2 提高冷弯薄壁卷边槽钢构件畸变屈曲承载力的方法
• 1.4 本文研究的主要内容
• 第二章 冷弯薄壁卷边槽形截面受压构件有限元分析及模型验证
• 2.1 引言
• 2.2 本文有限元分析的特点
• 2.2.1 材料非线性问题
• 2.2.2 几何非线性问题
• 2.3 模型的建立
• 2.3.1 单元类型选取
• 2.3.2 材料本构关系
• 2.3.3 有限元模型的建立
• 2.3.4 划分网格
• 2.3.5 边界约束及加载模拟
• 2.4 初始缺陷
• 2.4.1 几何初始缺陷的施加
• 2.4.2 残余应力初始缺陷的影响
• 2.5 冷弯效应的影响
• 2.6 模型的求解及后处理
• 2.6.1 特征值屈曲分析
• 2.6.2 非线性屈曲分析
• 2.6.3 求解设定
• 2.6.4 结果的后处理
• 2.7 有限元模型的正确性验证
• 2.7.1 破坏模式的对比分析
• 2.7.2 荷载—压缩位移曲线对比分析
• 2.7.3 极限承载力的对比分析
• 2.8 小结
• 第三章 冷弯薄壁卷边槽形截面受压构件缀板间距的研究
• 3.1 引言
• 3.2 构件设计
• 3.2.1 构件尺寸
• 3.2.2 缀板与卷边槽钢的连接
• 3.2.3 缀板的设置间距
• 3.3 有限元建模
• 3.4 有限元分析结果
• 3.4.1 冷弯薄壁卷边槽形截面轴压构件设置缀板后承载能力
• 3.4.2 冷弯薄壁卷边槽形截面压弯构件设置缀板后承载能力
• 3.5 小结
• 第四章 带缀板冷弯薄壁卷边槽形截面受压构件承载力建议公式
• 4.1 引言
• 4.2 直接强度法概念及分析
• 4.2.1 直接强度法概念
• 4.2.2 直接强度法公式及分析
• 4.3 带缀板冷弯薄壁卷边槽形截面受压构件承载力的建议公式
• 4.3.1 带缀板冷弯薄壁卷边槽形截面轴压构件承载力的建议公式
• 4.3.2 带缀板冷弯薄壁卷边槽形截面压弯构件承载力的建议公式
• 4.4 小结
• 结论和展望
• 结论
• 今后尚待研究的问题
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间参与科研和获奖情况
• 致谢