铝合金梁中腹板受弯屈曲的设计方法

针对铝合金梁中可能出现的腹板受弯屈曲,通过有限元方法研究了铝合金受弯板件的稳定性。对比了国外规范设计方法的计算结果与有限元计算结果,讨论了现有的各种方法的优点和存在的问题。根据有限元的计算结果,参考国外规范的设计方法,对我国钢结构规范中的相关设计公式进行适当修改,给出了铝板受弯屈曲的屈曲强度和屈曲后强度的计算方法。结果表明：提出的设计方法在计算铝板受弯的屈曲强度和屈曲后强度时可以得到准确而偏于安全的结果,该方法适用于铝合金受弯板件局部稳定性的设计。     

各国规范铝合金轴压构件局部稳定设计方法对比

目的研究各国规范中铝合金受压构件局部稳定性设计方法的异同,为铝合金受压构件设计提供依据．方法笔者对中国《铝合金结构设计规范》GB50429—2007、欧洲规范EN1999—1—1：2007、美国铝合金设计手册、澳大利亚／新西兰规范AS／NZS1664中受压构件局部稳定设计方法进行了对比分析,并通过有限元软件ANSYS验证各设计方法的准确性．结果对于中国规范、欧洲规范、美规和澳规,加劲板件局部屈曲承载力的计算结果比有限元计算结果高,分别高10％、11％、9％和6％;非加劲板件局部屈曲承载力计算结果比有限元计算结果低,分别低13％、13％、12％和15％．结论中国规范和欧规的设计方法基本一致,美规和澳规的计算方法基本一致;各规范中的设计方法会高估加劲板件的局部屈曲承载力,而低估非加劲板件的局部屈曲承载力．     

高强Q690钢柱高温下轴心受压局部稳定设计方法

局部屈曲是钢结构构件的一种破坏模式,钢结构发生局部屈曲破坏时,屈曲应力小于钢材的屈服强度。为了研究高温下高强Q690钢柱的局部稳定性能,采用有限元软件ABAQUS建立有限元模型,模型采用其他学者完成的Q460钢柱轴心受压局部屈曲试验进行验证,考虑宽厚比、温度、初始缺陷、残余应力和翼缘与腹板之间相互作用的影响,对高强Q690钢柱进行参数分析。研究结果表明：宽厚比对局部屈曲有显著影响,宽厚比的增大导致试件极限承载力的降低;初始缺陷和残余应力对局部屈曲应力有较大影响,且试件的极限承载力随着温度的升高而明显下降。基于有限元分析结果提出了适用于高强Q690钢柱高温下的局部稳定设计方法和宽厚比限值,并与GB 50017-2017、Eurocode 3和ANSI/AISC 360-10中的设计方法进行了比较。     

局部屈曲对方管截面柱拉压滞回性能的影响

根据有限元模拟的结果,分析了板件局部屈曲对方管截面柱拉压滞回性能的影响。由构件承载力与壁板宽厚比的关系,得出了抗震设计箱形截面柱翼缘板宽厚比限值。     

局部屈曲对方管截面柱拉压滞回性能的影响

根据有限元模拟的结果，分析了板件局部屈曲对方管截面柱拉压滞回性能的影响。由构件承载力与壁板宽厚比的关系，得出了抗震设计箱形截面柱翼缘板宽厚比限值。     

轴心压杆局部稳定试验研究

本文主要研究工字型截面轴心受压柱腹板和翼缘宽厚比的限值规定。进行了24根局部和整体屈曲试件的试验。根据试验结果,在板件临界应力中,分析了嵌固、残余应力等因素的影响。当应力超过比例极限后,采用了有效模量值。轴心受压柱整体屈曲应力,考虑初曲和残余应力的影响,对 TJ7—74设计规范公式作了修正。根据整体和局部屈曲等稳定条件,确定了腹板和翼缘的宽厚比限值,并表示为构件长细比的函数。文章还给出了简化的直线表达式,以便于实际设计应用。     

Q460等边单角钢压杆的局部屈曲

为准确确定Q460等边单角钢压杆的极限承载力,需正确分析板件宽厚比超限引起的局部屈曲的影响.通过与美国相关规范的对比分析及试验研究,发现我国《钢结构设计规范》关于宽厚比限值的规定合理,但未给出超出限值后的折减公式;《架空送电线路杆塔结构设计技术规定》对热轧角钢宽厚比限值和压杆稳定强度折减系数的规定不合理,未考虑长细比的影响,使结果过于保守,且对不同长细比构件安全裕度不均衡.在相关规范和试验统计结果的基础上,总结出了适合于计算考虑局部屈曲的等边角钢压杆承载力方法,该方法公式简单、概念清楚、结果合理,适合设计使用.     

部分T型钢轴压杆件的腹板宽厚比限值研究

通过对部分T型钢局部屈曲相关性的分析,指出了规范中其腹板宽厚比限值过于保守,考虑了翼缘对腹板提供约束,在对规范GBJ17－88中的部分T型钢截面的计算结果上,提出了腹板宽厚比限值的计算公式,用于剖分T型钢轴心压杆设计。     

受压T肋加劲板翼缘的局部稳定性能

为研究T形肋加劲板翼缘的受压局部稳定性能,考虑翼缘宽厚比的变化,设计制作5个Q345和4个Q420钢材强度的焊接T形肋加劲板试件进行翼缘局部稳定轴压试验,并建立有限元模型进行验证,分析不同材料本构、简化焊接残余应力、局部初始几何缺陷对其受力性能的影响,得到翼缘局部稳定简化计算公式。结果表明：翼缘局部稳定试件与有限元模型均在翼缘1/2高度附近发生局部屈曲破坏,翼缘宽厚比越大,试件出现局部屈曲变形越早。有限元计算模型采用理想弹塑性本构模型模拟,随着翼缘相对宽厚比增大,残余应力的计入降低了构件轴向刚度;所有板件均计入局部初始缺陷时的稳定系数最小。采用三次多项式拟合的翼缘局部稳定简化公式曲线与欧洲规范曲线的趋势较为接近,而采用Perry公式拟合的曲线与中国、美国规范曲线的趋势较为接近。不同钢材强度拟合的公式曲线趋势基本一致,可以推荐采用Perry公式拟合的曲线进行计算。     

钢管填充混凝土后屈曲承载力分析

为了研究钢管填充混凝土后钢管的力学性能,同时分析钢板的初始几何缺陷、残余应力及钢板屈曲后强度对填充混凝土后钢管的影响,采用大型有限元分析软件建立分析模型,并通过理论分析结果和实验结果的对比验证理论分析的正确性,在此基础上进行大量分析.研究结果表明:钢管混凝土中钢管的相对宽厚比≤50时,钢板在达到极限承载力之前没有屈曲现象产生;当相对宽厚比>50后,钢板会出现局部屈曲从而降低板件的承载力.钢板的初始几何缺陷和残余应力在一定程度上降低了大宽厚比下钢板的屈曲承载力,钢板屈曲后强度的存在明显提高了大宽厚比下钢板的屈曲承载力.通过分析给出了大宽厚比下钢管混凝土中钢板的承载力简化计算公式,可用于具体工程设计.     

Analysis of lateral stability of I-section aluminum beams

This paper focuses on the lateral buckling of laterally-unrestrained aluminum beams subjected to a concentrated, uniformly loading and pure-bending action. The design methods of lateral stability of aluminum beams in the current codes are discussed. The influence of material property on the lateral buckling of aluminum beams is investigated with finite element analysis (FEA) methods. Some numerical examples are given, and the results from current codes are compared with the FEA solutions. The design method on lateral stability of steel beams specified in the Chinese standard GB 50017-2003 is modified to calibrate the stability factors of aluminum beams according to the European code, British code, and American code, and the modified method is verified by FEA results. Through comparison with the available test results, the modified design method for overall stability of aluminum bending members is proposed in this paper and proved applicable in the design of lateral stability of aluminum beams.     

加劲肋对外伸端板连接火灾下破坏模式的影响

为研究外伸端板连接节点火灾下的破坏模式及承压加劲肋厚度对节点耐火性能及柱稳定性的影响,研究了热力耦合作用下节点的响应.采用钢结构设计理论和非线性有限元分析方法研究了节点火灾下的破坏模式、承压加劲肋的失稳及加劲肋厚度对节点耐火性能及柱稳定性的影响.结果表明:火灾下节点的破坏模式为:首先在端板和柱翼缘承拉区发生弯曲大变形,之后承压部分局部失稳并最终导致节点丧失承载力;承压加劲肋厚度对节点耐火性能有较大影响,火灾下加劲肋受到不断加大的热应力作用,但其临界应力随材料刚度退化而不断降低,较薄的承压加劲肋易发生失稳并引发柱腹板局部屈曲导致节点失效.适当增加承压加劲肋厚度可防止加劲肋的屈曲并有利于柱火灾下的稳定.     

复合材料加口盖柱壳的设计与分析

基于ABAQUS软件,建立了1/3复合材料加筋柱壳结构的有限元模型,并对其压缩性能进行了分析,结果表明:结构的破坏形式为压缩稳定性破坏。在此基础上,研究了口盖的材料、铺层、尺寸等对带口盖加筋柱壳压缩性能的影响,为满足工程需要提出了对柱壳结构开口尺寸及口盖设计的改进方法。通过对改进结构进行分析表明,将口盖铺层的纤维整体偏转25°,能够使柱壳屈曲载荷提高6.8%,口盖选用与基体结构相同的复合材料比选用金属材料好。在对质量要求不高的情况下,口盖材料可以用铝合金7075代替碳纤维复合材料。     

超高强度钢材焊接箱形轴心受压柱整体稳定的有限元分析

目的运用有限元方法分析计算超高强度钢材焊接箱形截面轴心受压柱整体稳定受力特性的准确性和可靠性,以及残余应力的影响.方法运用通用有限元软件ANSYS建立三维有限元模型,准确模拟构件的残余应力和几何初始缺陷,对11个超高强度钢材焊接箱形截面轴心受压柱的整体稳定受力特性进行了有限元分析,并与相应的试验结果进行对比.结果有限元计算得到的承载力与试验实测结果的平均误差〈4%,且标准差〈5%.残余应力的2种变化对整体稳定承载力的影响〈3%.结论建立的有限元模型能够准确地分析计算超高强度钢材轴心受压柱的整体稳定受力特性,为进一步运用该有限元模型对各种截面的超高强度钢材轴心受压柱的整体稳定受力特性进行分析计算提供了正确性依据.残余应力的变化对超高强度钢材焊接箱形截面轴心受压柱整体稳定承载力的影响较小,可能采用比普通钢材钢柱高的整体稳定系数.     

工字形组合截面梁腹板的局部屈曲

为正确预测工字形组合截面梁的承载力,针对其腹板的局部屈曲问题进行了数值分析和试验.有限元分析表明梁腹板会在集中荷载下方发生局部屈曲或对无加劲肋的梁会在支座处发生局部屈曲.同时表明,正应力与剪应力基本呈线性关系,腹板上边缘处的局部压应力并不显著影响腹板的屈曲.采用硅橡胶制作模型梁,进行腹板屈曲试验,证明了数值分析结果的正确性.经对计算结果回归分析,给出了腹板屈曲计算公式的一种新形式.     

工形钢柱负载下焊接加固的受力特性

目的提出能够考虑负载下焊接过程影响的有限元分析方法．方法通过运用通用有限元软件ANSYS建立有限元模型,对3个不同初负载下焊接加固的工字形钢柱和1个作对比用的未加固钢柱的受力特性进行分析．采用间接热结构耦合的有限元分析方法,考虑焊接热过程和随温度变化的钢材材性．结果计算结果表明,在名义初应力比不超过0．41时,负载下的焊接加固后的钢柱的极限承载能力受初始负载的影响非常小．结论笔者采用的有限元分析方法和有限元模型分析负载下焊接加固工彤钢柱的萤力特性具有较高的可行性．     

玻璃钢板加固既有混凝土梁挠度试验研究与有限元分析

对玻璃钢板加固混凝土的挠度进行了试验研究和有限元分析,研究了不同玻璃钢板长度、厚度对挠度的影响,得到了挠度随玻璃钢板长度、厚度变化的规律,为加固梁的变形计算提供依据,有限元计算结果与试验结果吻合较好.     

钢板筒仓稳定屈曲分析

对空仓和实仓2种状态下不同壁厚的钢板筒仓进行了有限元屈曲分析,结果表明空仓的有限元临界屈曲应力与理论解接近.如果将有限元临界应力乘以<粮食钢板筒仓设计规范>中的筒仓失稳破坏稳定系数,再乘以初始缺陷影响系数0.5,则所得结果与规范一致,所以通过有限元计算可以获得筒仓的许用临界屈曲应力.