冷弯薄壁型钢开口三肢拼合立柱轴压性能有限元分析

利用abaqus有限元软件建立的有限元模型考虑了材料、接触非线性和几何缺陷等因素,分析了试件长细比、腹板宽厚比对拼合柱的极限承载力影响。分析结果表明:长细比对冷弯薄壁型钢四肢双箱形的轴压极限承载力有较大影响,随拼合柱长细比的增加,拼合柱极限承载力逐渐降低;由不同板材厚度引起试件腹板宽厚比的不同对相同长度试件的极限承载力以及刚度有较大影响;板材厚度和试件长度相同时,试件腹板高度从92mm增加到143mm,试件的极限承载力变化不大。

通过对10根550mpa高强冷弯薄壁型钢墙体骨架立柱的足尺轴压试验,得到立柱的极限承载力和破坏模式,并在试验的基础上建立墙体骨架立柱有限元分析模型。在有限元分析模型的正确性得到试验充分验证的情况下,对高强冷弯薄壁型钢墙体骨架立柱进行参数分析,分析结果表明:自攻螺钉直径的变化、采用两个螺钉连接立柱与导轨、导轨厚度和屈服强度的变化以及改变墙体骨架立柱间距均对墙体骨架立柱的轴压承载力没有显著影响;在墙体骨架两侧设置柔性拉条对立柱轴压承载力的提高很有帮助,拉条间距小于1/4柱高后承载力提高幅度不大。

低层冷弯薄壁型钢房屋振动台试验及有限元分析——为研究低层冷弯薄壁型钢房屋在地震作用下的动力特性，对一个原大的三层冷弯薄壁型钢房屋模型进行了振动台模拟地震试验；根据试验结果分析了该结构体系在地震作用下的破坏特征和动力特性，应用有限元分析程序建立...

对550mpa高强冷弯薄壁型钢帽形截面搭接式连续檩条试验试件进行了ansys有限元模拟,并在此基础上进行了参数分析。分析结果表明:对于试验和分析的搭接构造,在一定的搭接长度范围内,增加搭接长度能提高构件的极限承载力,而超过这个范围增加搭接长度反而使构件极限承载力降低。因此,靠增加搭接长度来提高搭接式两跨连续檩条极限承载力的做法是不经济的,在搭接长度较长时,应在搭接段沿试件长度方向增加自攻螺钉,且搭接长度不宜超过0.35l。在试验试件搭接段打自攻螺钉的截面上,腹板或翼缘增加一个自攻螺钉对试件极限承载力和破坏模态的影响不大。

为研究低层冷弯薄壁型钢房屋在地震作用下的动力特性,对一个原大的三层冷弯薄壁型钢房屋模型进行了振动台模拟地震试验;根据试验结果分析了该结构体系在地震作用下的破坏特征和动力特性,应用有限元分析程序建立了简化模型,并对模型结构进行了计算分析;最后对该结构体系的研究方向和结构设计提出了建议。结果表明:位移反应的计算值与试验值吻合良好,该结构体系是一种理想的新型抗震结构体系。

对不同长细比的8根四肢拼合冷弯薄壁型钢截面立柱的轴压性能进行试验研究,在试验研究的基础上建立考虑材料、几何和接触非线性的有限元模型,并通过对试验试件的数值模拟,验证有限元方法的正确性。采用数值方法分析长细比、连接螺钉间距、截面翼缘宽厚比对四肢拼合冷弯薄壁型钢截面立柱轴压性能的影响。结果表明:试件最终破坏均呈现局部屈曲和畸变屈曲的破坏模式;四肢拼合冷弯薄壁型钢截面立柱的轴压性能具有"1×4≥4"的拼合效应;随着长细比的增大,四肢拼合立柱的最大承载力和刚度逐渐降低;当螺钉间距在150～450mm之间变化时,四肢拼合立柱的最大承载力和刚度变化不大;减小四肢拼合立柱截面的翼缘宽厚比,可以显著提高其最大承载力。

轻钢立柱墙体是冷弯薄壁型钢低层住宅体系中一种新型的墙体形式,对实际工程中常用的轻钢立柱墙体足尺试件进行了轴心荷载作用下的承载力试验研究,墙体立柱试件分为不带墙面板(2个试件)和带墙面板(1个试件)两类。在足尺试件试验研究的基础上,采用有限元分析软件ansys对轻钢立柱不带墙面板和带墙面板两种情况下的承载力进行了数值分析。简化分析模型假设墙板仅对立柱沿墙面方向侧移和截面扭转起支撑作用,考虑墙板参数变化对立柱承载力的影响,并将计算结果与试验结果进行了比较。分析结果表明,考虑墙板的支撑作用能显著地提高立柱的承载能力。

冷弯薄壁型钢

冷弯薄壁型钢

采用有限元软件ansys,选取7种加劲尺寸的冷弯薄壁c型钢轴压构件,对畸变屈曲性能进行模拟分析,并与c型钢构件模拟结果进行对比分析,得出截面加劲时临界荷载增大及最大变形减小的趋势和效果。通过对7种加劲尺寸c型钢构件的数据分析,得出相对合理的加劲区范围以供参考。

高强冷弯薄壁型钢龙骨式结构是一种新型结构形式,主要适用于3层及3层以下的建筑。材料较高的屈服强度(fy=550mpa)使得此类构件有较高的承载能力,但在目前我国的冷弯薄壁钢结构设计规范中没有对这类高强材料的计算、设计方法。通过比较中国规范、澳大利亚相应规范和试验研究结果,探讨轴压立柱计算方法中的问题。

建立了考虑材料、几何和接触非线性的有限元模型,在对冷弯薄壁型钢四肢拼合截面立柱的轴压性能试验试件进行模拟分析,验证有限元方法正确性的基础上,对考虑长细比、截面翼缘宽厚比等因素的一系列试件进行了数值分析,并得到其轴压承载力。在相关规范"有效宽度法"和"直接强度法"的基础上,提出了冷弯薄壁型钢四肢拼合截面立柱轴压承载力的设计方法:有效计算长度法和修正系数法。研究结果表明:试件最终破坏均呈现局部屈曲和畸变屈曲的破坏模式;在未考虑计算长度系数折减的情况下,当长细比小于50时,各规范公式计算值均略低于试验值和有限元值,吻合较好,当长细比大于50时,公式计算结果过于保守。

为了研究冷弯薄壁型钢拼合截面柱的轴压承载力,对各国有关冷弯薄壁型钢拼合截面柱的轴压试验进行了ansys有限元模拟分析,有限元计算结果与试验结果吻合良好,从而验证了有限元方法的正确性。采用有限元方法分析了构件截面形式、截面尺寸以及长细比对冷弯薄壁型钢拼合截面柱拼合效应的影响,提出了冷弯薄壁型钢拼合截面柱轴压承载力的简化计算方法。分析结果表明:随着长细比的增大,拼合截面柱的拼合效应随之增大。对于主要通过螺钉将腹板进行拼合的构件,当翼缘宽厚比一定时,随着截面宽高比的增大,腹板拼合的整体性增强,从而使拼合效应增大,而截面面积的改变对拼合效应的影响则不是很明显。

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把辊轧成型的c形冷弯薄壁型钢构件切割成若干短柱,在短柱中将产生不同程度的歪曲变形,进而引起附加的初始几何缺陷。对10个切割而成的c形冷弯薄壁型钢短柱进行了轴压试验,并根据gb500182002计算了短柱的轴压承载力。结果表明切割短柱在轴压力作用下,两翼缘为内收的歪曲破坏,腹板为局部屈曲破坏模式,短柱极限承载力仅为规范计算值的83%～89%。

在开口冷弯薄壁型钢构件沿开口方向上布置一定数量的缀板,能有效阻止开口截面的翘曲变形,可以有效地提高构件承载力。合适的缀板数量与构件长细比有着密切的关系,通过理论推导及对不同长细比构件的数值计算发现,当构件长细比λ小于60,而缀板数量达到3块时,构件承载能力提高幅度趋于稳定;当λ大于60时,缀板数量则需要达到5～6块。同时,为了方便工程设计使用,提出利用熟知的弯曲失稳计算公式的形式,来计算弯扭失稳构件的计算方法,并列表显示出两者之间的数值关系。