焊接不锈钢压弯构件静力承载性能研究

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不锈钢结构具有优越的力学性能和耐久性能,是一种理想的绿色建筑材料。国内外的研究学者已经对不锈钢结构的性能开展了大量研究,主要集中在冷弯薄壁型钢构件,但冷弯薄壁型钢的扭转刚度较低,在受弯时容易出现扭转,受压时容易出现弯扭屈曲,很难满足承重结构的强度要求。而焊接截面构造简单,截面形式灵活,不削弱截面,结构的刚度大,又能节省钢材;因此,焊接不锈钢构件正在成为一种更理想的选择。本文通过一系列试验、有限元和理论研究对焊接不锈钢压弯构件的稳定性能进行了系统深入的研究,并将试验和数值模拟结果同国内外现行规范值进行对比分析。本文的研究工作主要包括以下几个方面:  (1)开展了30个焊接不锈钢压弯构件静力加载试验。在试验之前对各构件的几何参数和整体缺陷进行实测;试验得到不锈钢板材的拉伸试验应力-应变曲线、焊接不锈钢压弯构件的失稳模态以及试验荷载-水平/轴向位移曲线和荷载-柱中应变曲线。  (2)考虑不锈钢材料非线性性能和构件几何初始缺陷,引入经验证的焊接不锈钢箱形和工字形截面残余应力简化模型,采用ANSYS对试验进行数值模拟,将模拟得到的构件失稳模态和荷载-位移曲线与试验结果进行对比,以验证数值模型的可靠性。  (3)利用经验证的有限元模型对影响焊接不锈钢压弯构件的主要影响参数进行扩大分析,共计算756个算例,包括材料力学参数、偏心距、长细比、残余应力和构件初始缺陷。  (4)将试验结果、有限元模拟结果同欧洲规范EN1993-1-4、美国规范SEI/ASCE8-02(2002)、中国规范CECS410:2015《不锈钢结构技术规程》和日本不锈钢建筑结构设计标准进行对比,并据此对现行规范进行了评估,为有关设计规范的修订提供参考。
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