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高强度角钢稳定的有限元分析和设计

发布于:2016-06-25 19:08
有限元分析

      随着钢材生产工艺的提高以及钢结构制作安装水平的进步,高强度钢材已经在日本、欧洲、美国、澳大利亚、中国等世界上多个国家的建筑和桥梁结构中得到应用,并取得了很好的效果由于高强度钢材钢结构具有受力性能良好、结构可靠性高、降低工程成本、降低能耗以及利于环境保护等多方面的显著优势,因此高强度钢材钢结构有十分广阔的应用前景。
      目前关于高强度钢材轴心受压构件局部稳定受力性能的有限元分析研究还很少,仍处于初级阶段。国外已有学者进行了少量试验研究,其结果表明,对于高强度钢材轴心受压构件,截面残余应力与钢材屈服强度的比值比普通钢材受压构件小得多,从而能够提高受压构件的局部稳定承载力。国内仅对普通强度钢材钢构件进行研究,制定了相应的设计方法和规定,对高强度钢材仅对残余应力的分布进行总结。
      角钢构件是钢结构中常用的一种结构杆件,我国传统钢结构中角钢钢材一般为和近年来,我国电力、通信及建筑行业的发展要求角钢钢材提高强度,增大结构承载力,减小总用钢量,因此高强度热轧等边角钢在钢结构中的应用逐渐增多。
      随着有限元理论和计算机技术的发展,有限元分析已成为计算受压构件受力性能的一种准确有效的方法,因此建立能够准确模拟构件几何初始缺陷和截面残余应力,从而能够准确分析计算高强度角钢轴心受压局部稳定受力性能的有限元模型,对于高强度角钢的研究具有重要意义。
      本研究运用通用有限元App建立有限元模型,对个高强度热轧等边角钢轴心受压构件的局部稳定受力性能进行有限元分析,并与相应的试验结果进行对比分析,验证了有限元模型的准确性。利用已验证的有限元模型,对高强度热轧等边角钢轴心受压构件的局部稳定受力性能进行有限元参数分析,并与美国规范和欧洲规范的设计方法进行对比。
      本研究采用高强度热轧等边角钢短柱轴心受压试验的结果来验证有限元模型的正确性和可靠性。试验包括4种截面XYZ(绕弱轴方向)。每种截面2个试件,共76个试件。每个试件均有编号,如表所示,其中4为角钢截面的代号3后的数字为角钢型号,编号最后的数字为同一种截面中2个试件的序号。
      所有有限元模型均采用单元建模。该单元可以支撑非线性屈曲分析同时支撑初始应力的输入单元有5个节点,每个节点有3个自由度:沿方向的位移和绕轴的转动,能用于线形、大转动和非线性变形的分析。


                                                                                  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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