方钢管混凝土柱局部屈曲影响因素分析

论文摘要

在方钢管混凝土柱中,钢管通过钢板的平面抗弯能力实现对核心混凝土的约束作用,由于截面中部钢板的平面抗弯能力比较弱,因此很容易在截面中部产生局部屈曲。为了分析影响局部屈曲的因素,本文主要作了以下工作:1、本文将方钢管混凝土柱中钢板的受力简化为垂直于钢板中性面的横向外力和平行于钢板中性面的纵向外力,并将加载边和非加载边均简化为固定边,利用能量原理,从应力和挠度两方面分析了影响钢板局部屈曲的因素。2、在大量试验基础上,综合考虑影响方钢管混凝土柱局部屈曲的主要因素,采用多元线性回归的方法得出了方钢管混凝土柱局部屈曲临界承载力的计算公式,将此公式计算的结果与试验结果比较,吻合较好。多元线性回归公式为方钢管混凝土柱局部屈曲临界承载力的预测和评估提供了一种新方法,避免了复杂的受力求解过程,公式建立在大量试验的基础上,具有一定的可靠性。3、利用大型有限元结构分析软件ANSYS10.0,同时考虑材料非线性、几何非线性和状态非线性,通过合理的几何建模、网格划分和施加荷载,模拟了方钢管混凝土柱局部屈曲的全过程,总结了试件的宽厚比、长细比、钢材强度和混凝土强度对方钢管混凝土柱临界局部屈曲承载力的影响规律,与回归结果吻合较好,证明了有限元分析方法的正确性和可行性。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 概述
• 1.2 钢管混凝土的特点
• 1.3 问题的提出
• 1.4 钢管混凝土局部屈曲的研究现状
• 1.5 本文主要工作
• 第二章 方钢管混凝土柱局部屈曲临界承载力理论分析
• 2.1 概述
• 2.2 方钢管混凝土柱局部屈曲研究的理论方法
• 2.2.1 能量法
• 2.2.2 有效宽度法
• 2.3 方钢管混凝土柱局部屈曲破坏模型
• 2.3.1 局部屈曲试验模型
• 2.3.2 局部屈曲理论模型
• 2.4 方钢管混凝土柱的约束机理
• 2.5 方形钢管混凝土柱的力学模型
• 2.6 从挠度和临界应力方面分析局部屈曲
• 2.6.1 钢板的受力状态与屈曲微分方程
• 2.6.2 用最大挠度分析影响局部屈曲的因素
• 2.6.3 用临界屈曲应力分析影响局部屈曲的因素
• 2.6.4 理论值与试验值的比较
• 2.7 本章小结
• 第三章 方钢管混凝土柱局部屈曲临界承载力多元线性回归分析
• 3.1 概述
• 3.2 建立多元回归模型
• 3.3 多元线性回归方程的求解原理
• 3.4 多元线性回归方程的显著性检验
• 3.4.1 R 检验
• 3.4.2 F 检验
• 3.4.3 t 检验
• 3.5 数据的收集整理与线性回归
• 3.6 试验结果与回归结果比较
• 3.7 本章小结
• 第四章 方钢管混凝土柱局部屈曲的有限元模拟
• 4.1 概述
• 4.2 有限元法的主要思想及分析步骤
• 4.2.1 有限元法的主要思想
• 4.2.2 有限元法的分析步骤
• 4.3 非线性有限元的分析方法
• 4.4 非线性方程组的求解方法
• 4.5 ANSYS 程序中的非线性分析
• 4.6 方钢管混凝土柱局部屈曲的三维模拟
• 4.6.1 单元与本构关系选择
• 4.6.2 钢管与核心混凝土间的接触模拟
• 4.6.3 求解和荷载步相关设置
• 4.6.4 有限元模拟
• 4.7 方钢管混凝土柱局部屈曲回归结果与有限元结果对比分析
• 4.8 本章小结
• 第五章 结论与展望
• 5.1 结论
• 5.2 展望
• 致谢
• 参考文献
• 硕士期间发表的论著及取得的科研成果