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高强度钢材压弯构件受力性能的有限元分析

发布于:2016-03-22 20:38
强度分析

      近年来,随着新的钢材生产工艺的发展,钢材的强度得到了大幅度提高,与此同时,与高强度钢材(名义屈服强度大于460MPa) 相匹配的具有足够强度、良好韧性和延性的焊缝金属材料和焊接技术也已经比较成熟,这使得高强度钢材应用于钢结构成为可能,但需要对钢材构件进行详细的有限元分析
      与普通强度钢材相比,高强度钢材不仅在强度、加工运输安装、节省建筑空间等方面具有普通强度钢材不可比拟的优势外,对减少铁矿石资源的消耗和实施可持续发展战略方面也有极大的促进作用。目前高强度钢材已经在国内外多个国家的建筑结构中得到应用。
      在多高层钢框架结构中钢柱同时承受轴心压力和弯矩作用,为压弯构件,同时也是保证钢结构延性的重要抗侧力构件,对钢结构的抗震性能有重要影响。抗震设计规范主要通过对板件宽厚比进行限定来保证压弯构件的延性,然而目前国内外现行抗震设计规范关于板件宽厚比限值的规定,均为基于对普通强度钢材的研究,当采用其他型号钢材时,宽厚比限值应乘以系数(美国抗震设计规范ANSI/AISC 341-05)。基于高强度钢材和普通强度钢材在力学性能和受力性能上的差别,对高强度钢材压弯构件板件宽厚比限值的规定能否套用普通强度钢材的规定,目前国内外尚缺乏相应的研究。
      本研究首先应用ANSYSApp建立有限元模型,考虑几何初始缺陷和残余应力的影响,通过对普通强度钢材箱形和工字形截面压弯构件在常轴力、水平往复荷载下的受力性能进行模拟分析,验证了有限元模型的正确性。在此基础上,分析了Q460和Q690钢材等边箱形压弯构件在常轴力、水平往复荷载作用下的受力性能,得到了其滞回曲线,同时研究了钢材强度对等边箱形截面压弯构件在强震循环荷载作用下滞回性能的影响。
      对压弯构件在常轴力、循环弯矩作用下的受力性能,国内外已有不少学者运用有限元方法进行分析,研究了轴压比、长细比和板件宽厚比等因素对压弯构件抗震性能的影响,并对压弯构件的抗震设计提供了建议。


                                                                                  专业从事机械产品设计│有限元分析│强度分析│结构优化│技术服务与解决方案
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