冷弯薄壁加劲卷边角钢轴压构件畸变与局部相关屈曲性能研究

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冷弯薄壁型钢截面形式多样,因其肢宽壁薄而具有较大的截面几何特性,作为轴压构件,有较高的整稳承载力与较好的经济效益。冷弯薄壁角钢截面作为其中一类重要的截面形式,在塔架、桁架、格构柱以及支撑等结构中得到广泛应用[1]。开口薄壁构件会出现板件局部屈曲、全截面畸变屈曲和整体屈曲三种屈曲模式[2]以及这些屈曲模式之间的相关屈曲。冷弯薄壁角钢构件本身肢宽壁薄,设置中间加劲与边缘加劲(卷边)后,可以提高构件的局部屈曲极限荷载,但也会使截面变得更为复杂,更容易发生畸变屈曲。当畸变屈曲极限荷载与局部屈曲极限荷载比较接近时,就有可能发生畸变与局部相关屈曲,从而在一定程度上降低构件的承载力,因此在进行冷弯薄壁加劲卷边角钢构件的屈曲分析时应考虑板组间的相关作用;我国现行的规范对冷弯薄壁加劲卷边角钢构件的畸变与局部相关屈曲还没有相关的条文规定。为分析轴向压力作用下的冷弯薄壁加劲卷边角钢构件的畸变与局部相关屈曲性能,本文进行了以下研究:(1)通过对冷弯薄壁型钢构件研究方法的适用范围及特点的对比,针对加劲构件,采用考虑屈曲相关顺序的局部-畸变相关屈曲强度计算方法(NLD)和畸变-局部相关屈曲强度计算方法(NDL)以及有限元数值方法进行分析。(2)建立ANSYS有限元模型,对其进行分析,并将有限元结果与上述计算结果进行对比,两者吻合较好。(3)考虑初始几何缺陷的影响,对冷弯薄壁加劲角钢轴压构件在不同加劲尺寸、卷边宽度、板件厚度和构件长度下的相关屈曲性能进行非线性屈曲模拟分析,得出各参数影响下构件畸变与局部耦合相关作用对其屈曲模式、极限荷载的影响,并给出合适的截面尺寸范围,以及不同屈曲相关顺序对构件极限荷载的影响。
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