国产Q460钢焊接T形截面轴心压杆整体稳定极限承载力试验研究

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近些年来,随着我国经济和生产、加工钢材技术水平的提高,高强度钢材在实际工程的应用越来越广泛。然而高强度钢材的力学性能与普通钢材有较大不同,高强钢构件的稳定性能与普通钢构件相比也有较大差异,需要对其不断的进行研究和完善。在高强度钢构件稳定性能研究方面,国内外对焊接H形、焊接箱形等双轴对称截面轴压构件的稳定性能研究较多,对受压屈服时弯扭耦合的焊接T形截面受压构件的稳定性能研究较少。因此,本文采用试验研究与有限元数值模拟方法相结合的方法,对国产Q460高强钢焊接T形截面轴心压杆的整体稳定极限承载力进行深入研究,探讨影响高强钢焊接T形截面轴心压杆整体稳定极限承载力的因素,给出国产Q460高强钢焊接T形截面轴心压杆整体稳定设计建议。具体研究内容及成果如下:(1)基于课题组前期材性试验和残余应力测量结果,完成了3根国产Q460高强钢焊接T形截面轴心压杆整体稳定承载力试验,由试验结果可知,国产Q460高强钢焊接T形截面轴心压杆的整体失稳形式为绕对称轴的弯扭失稳,失稳时构件进入弹塑性变形阶段;(2)利用有限元软件ANSYS建立考虑了初始几何缺陷和残余应力的国产Q460高强钢焊接T形截面轴心压杆的有限元模型,与试验结果对比后,表明本文的有限元模拟方法可以较准确的预测国产Q460高强钢焊接T形截面轴心压杆整体稳定极限承载力,可以用于后续的Q460高强钢焊接T形截面轴心压杆有限元参数分析和稳定性分析;(3)利用已经试验验证的有限元模拟方法,对Q460高强钢焊接T形截面轴心压杆进行有限元参数分析,探讨了钢构件初始几何缺陷和残余应力对其整体稳定系数的影响,结果表明,构件初弯曲、初扭转、截面残余应力对中等长细比的Q460高强钢焊接T形截面轴心压杆的整体稳定性能影响较大,对大长细比的构件影响较小;(4)利用已经试验验证的有限元模拟方法,对Q460高强钢焊接T形截面轴心压杆进行稳定性分析,结果表明,国产Q460高强钢焊接T形截面轴心压杆在设计时选取b类截面柱子曲线是安全且合理的。本文的研究结论可为国产Q460高强钢焊接T形截面轴心压杆设计提供理论依据,亦可为《高强钢结构设计规程》的编制提供参考,从而推动高强度钢材在建筑工程中得到更广泛的发展和应用。
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