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钢结构的设计与有限元分析

发布于:2016-04-12 21:17
有限元分析

      在钢结构的有限元分析中,虽然欧洲钢结构规范中提出了S460钢材(fy=460MPa),美国的荷载抗力系数设计规范LRFD)中也提出了多种高强度结构钢材,最高为A514(fy=690MPa),但是这两个规范都是仅仅将高强度钢材引入设计规范,简单套用传统的普通钢材钢结构的设计方法和计算公式,并明确指出缺乏相关的试验和研究依据。我国钢结构设计规范(GB50017-2003)所规定的最高强度钢材仅为Q420钢材(fy=420MPa),尚不涉及超高强度钢材钢结构。
      从目前各国钢结构设计规范来看,制定钢结构受压构件整体稳定的设计曲线时,均是考虑了截面残余应力和相当于1‰构件长度的几何初始缺陷。但由于目前超高强度钢材轴心受压构件的试验研究还比较少,而且试验中也很难将几何初始缺陷准确地控制为1‰构件长度,所以也无法直接根据试验结果制定整体稳定设计曲线。
      采用通用有限元AppANSYS,对2组共11个超高强度钢材(690MPa和650MPa)焊接箱形截面轴心受压柱的整体稳定进行了有限元分析,并与相应的试验结果进行了对比分析,验证了有限元模型的正确性。
      计算的超高强度钢材焊接箱形轴心受压柱共11个试件,分为两组。第一组试件为6个650MPa钢材方形轴心受压柱,其截面尺寸、焊缝形式和几何初始缺陷如图和表所示。第二组试件为5个690MPa钢材轴心受压柱,包括方形和矩形两种截面,具体数据如图和表所示。图表中,b是截面边长,t是板厚,B是翼缘宽度,D是腹板高度,L是柱的长度,A是柱截面积,I是截面惯性矩,e是柱中截面处的总的几何初始缺陷,等于柱中截面处的构件初弯曲v0和荷载的初偏心e0之和。


                                                                                  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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