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压弯构件的有限元分析App与方法比较

发布于:2018-02-23 18:08
有限元分析

       将ABAQUS中梁单元B310SH和四节点双曲率壳单元S4R结合,建立压弯构件有限元分析模型,研究了在平面内和平面外循环水平荷载作用下偏心受压箱形截面和圆管形截面柱的极限承载力和延性。有限元模型采用修正塑性双面材料本构模型,材料最大屈服强度为314MPa,不考虑初始几何缺陷和残余应力的影响。有限元分析结果表明,在平面内和平面外循环水平荷载作用下偏心受压钢柱的极限承载力和延性均可通过轴心受压钢柱计算得到。
       运用MARC有限元App中的厚壳单元建模,对冷弯箱形截面压弯构件进行了有限元计算。 材料采用三线性随动强化模型,材料屈服强度为390MPa。通过与试验结果的比较表明,有限元模型能较好地模拟试验中出现的材料屈服、应变硬化和局部屈曲现象。
       采用自编的双重非线性有限元程序DNSFEM分析了普通强度钢材不等边箱形截面压弯构件受常轴力、循环弯矩作用时的滞回性能。材料采用8节点40自由度的厚壳单元,屈服强度为79MPa。通过有限元分析,将压弯构件的破坏类型分为循环塑性、塑性屈曲、屈曲塑性三类,并对强震条件下的板件宽厚比限值提出了建议。
       采用多弹簧数值模型,对宽肢薄腹H形截面钢柱压弯构件的滞回性能进行了有限元模拟。模型由弹性单元和弹塑性单元组成,板件最大屈服强度为439MPa。通过与对应的试验结果比较可知,对于宽肢薄腹压弯构件,在反复加载构件可达到的最大承载力、局部失稳的发生时点、极限荷载后的承载力退化路径等方面,有限元模拟曲线和试验曲线能较好的吻合。
       由上述可知,目前国内外对压弯构件在循环荷载作用下的受力性能研究,其钢材强度大部分局限于普通强度范围,仅有极少数文献对高强度钢材支撑构件在轴向拉压循环荷载作用下的受力性能做了试验研究,而对于高强度钢材压弯构件在常轴力、循环弯矩作用下的受力性能,目前国内外还缺少研究。
       为了研究高强度钢材压弯构件在循环荷载作用下的受力性能,采用了大型通用有限元AppANSYS中的壳单元SHELL181建立模型,该单元为每个节点具有6个自由度的4节点单元,适于分析薄至中等厚度的壳结构,适用于线性、大旋转或大应变非线性分析。模型采用von Mises屈服准则及其相关。
       为验证有限元模型的有效性,在此选取文献中的一部分箱形截面和工形截面试验试件建立模型,分析其在常轴力、循环弯矩作用下的滞回性能,与试验结果进行比较。其中文献为箱形截面压弯构件,加载端端板的转动受约束;文献为箱形截面压弯构件,加载端端板可以自由转动;文献为工形截面压弯构件,加载端端板的转动受约束。


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