戈晓玲[1]2004年在《铝合金轴心受压构件非线性稳定研究》文中研究指明土木工程中使用铝合金作为建筑材料是一种新的趋势，铝合金结构在我国的工程实践越来越多。然而，除了上海市于2001年发行了《铝合金格构结构技术规程》(DGJ08-95-2001)外，在国内还没有正式规范可循，这在一定程度上制约了铝合金结构在我国的发展。 本文旨在研究铝合金轴心受压构件的稳定性能。主要工作是考虑杆件的初始几何缺陷，采用单调加载，结合大型工程有限元计算程序ANSYS，研究工字型截面铝合金轴心受压构件的稳定。通过测定铝合金轴心受压构件在不同长细比、翼缘宽厚比和腹板高厚比的极限承载能力，分析铝合金轴心受压构件的长细比、翼缘宽厚比和腹板高厚比对极限承载力的影响。最后在数值分析的基础上，结合国外的研究成果和其他相关的计算方法，得出工字型截面铝合金轴心受压构件稳定系数的建议计算公式。
王誉瑾[2]2015年在《6082-T6铝合金轴心受压构件稳定性能研究》文中提出与钢材相比,铝合金材料具有自重轻、耐腐蚀、强度范围广等优点。随着铝合金在土木工程中的应用越来越广,对铝合金结构及构件性能的各种研究工作方兴未艾。由于铝合金弹性模量只有钢材的1/3,其结构和构件的变形和稳定问题更突出。6082-T6是6×××系列铝合金中的较新牌号,与国内常用的传统6061-T6铝合金相比,其强度、耐腐蚀性和焊接性更优良,在土木工程中的应用前景很好。轴心受压是结构构件最基本的受力形式,本文对国产6082-T6铝合金轴心受压构件的稳定性进行了系统的试验和理论研究,为铝合金结构设计和应用提供了参考。本文的主要研究内容和成果如下。进行了117个国产6082-T6铝合金材料试样的拉伸试验,获得并统计了国产6082-T6挤压铝合金的主要力学参数,包括弹性模量E、规定非比例延伸强度f0.2、抗拉强度fu、断裂伸长率At和泊松比v。对比了国产6082-T6铝合金实测应力-应变关系曲线和经典Ramberg-Osgood本构模型,结果表明,国产6082-T6铝合金应力-应变关系曲线基本符合Ramberg-Osgood本构模型。探讨了Ramberg-Osgood本构模型中硬化指数n的不同计算方法。采用快速退火算法进行参数优化,获得曲线整体拟合最优的n值。结果表明,快速退火算法的计算结果比传统两点法的计算结果的离散程度小;在显着性水平α=0.05下,n不拒绝服从正态分布,并获得了n总体均值的置信区间。初始弯曲和初始偏心对轴心受压构件的稳定性影响较大。目前与铝合金挤压型材完整初始弯曲相关的文献很少,本文测量了45根国产6082-T6铝合金挤压圆管和L型截面型材的若干条母线的完整初始弯曲,获得了初弯曲最大值和跨中值。推导了轴心受压构件跨中截面荷载初偏心的计算公式,计算并统计了本文所有73根铝合金试件的跨中初偏心。结果表明,跨中初偏心大于1.8L/1000(L为上下支座转动中心距离)的试件大约占试件总数的10%,参考《铝合金建筑型材第1部分:基材》规定的普通级精度铝合金型材的初弯曲允许值,建议下一次修订规范时适当增大铝合金轴心受压构件的跨中初弯曲代表值,可以考虑采用1.8L/1000。进行了73根国产6082-T6铝合金挤压型材试件的轴心受压试验,包括17根H型截面试件、15根箱型截面试件、15根圆管试件和26根L型截面试件,试件正则化长细比λ?=0.45~3.54,试件两端采用刀口支座模拟铰支,获得了轴压稳定系数和失效模式。试验结果表明:所有H型、箱型和圆管试件均发生绕截面弱轴的弯曲失稳破坏,小长细比的等边L型试件发生弯扭失稳破坏,其余等边L型试件发生弯曲失稳破坏,所有不等边L型试件均发生弯扭失稳破坏。采用有限元分析软件ABAQUS创建了铝合金轴心受压构件的精细化有限元模型,通过与本文试验结果对比,验证了有限元模型预测铝合金轴心受压构件受力性能的可靠性。通过数值计算分析了各种因素(主要包括初始弯曲、初始偏心、材料特性、截面类型和截面尺寸等)对铝合金轴心受压构件整体稳定系数的影响。分析结果表明:初始弯曲、初始偏心、材料特性和截面类型对铝合金轴心受压构件稳定系数都有影响;材料硬化指数n在大于20后对构件轴压稳定系数的影响很小;在不发生局部失稳的条件下,4种截面形式的板件宽厚比和截面高宽比对构件轴压稳定系数都几乎没有影响。研究了铝合金轴心受压构件的设计方法,对比了现行各国规范的轴心受压构件设计柱子曲线和本文试验所得轴压稳定系数。通过批量数值计算,获得了初弯曲分别为L/1000和1.8L/1000时4种截面形式(H型、箱型、圆管和L型)6082-T6铝合金轴心受压构件的整体稳定系数,总计600根杆件,以Perry-Roberson公式作为柱子曲线基本公式形式,对计算结果进行了拟合。对比了本文拟合曲线、各国规范柱子曲线和本文试验结果。结果表明:初弯曲采用L/1000时的拟合曲线与欧洲规范和中国规范的柱子曲线很接近,本文试验值较均衡地分布在中国规范柱子曲线的两侧,初弯曲采用1.8L/1000时的拟合曲线比现行中国规范的柱子曲线更安全,可作为下一次铝合金规范修订的参考。
黄权[3]2014年在《异形截面轴心受压铝合金构件屈曲性能试验研究与有限元分析》文中研究表明作为一种新型建筑结构材料,铝合金具有重量轻、强度高、良好的抗腐蚀性、易于维护、施工方便等优点,能够适应现代工程结构向大跨和轻质方向发展以及承受恶劣条件的需要,被广泛应用于建筑、运输等行业,航空、国防和汽车等领域对铝的需求也越来越大。国内对铝合金结构的研究已经开始,相关规范的制订也正在进行,这些工作将极大地促进铝合金结构在中国的推广应用。虽然目前我国对铝合金结构的研究已经越来越深入和广泛,但是其研究对象的截面类型大都是圆管、H型及槽钢等,对其他截面形状更复杂的异形截面尚缺乏相关研究成果；另一方面与薄壁构件相关的规范除了对局部屈曲和整体屈曲有较为详尽的描述且有相关数据设计公式外,对畸变屈曲缺乏系统研究。本文对异形截面铝合金构件在轴向压力作用下的屈曲性能进行了试验研究,采用有限元软件ABAQUS建立了的异形截面铝合金构件的非线性数值模型,并考虑了初始缺陷。采用试验与数值模拟相结合的方法,研究了异形截面铝合金受压杆件的屈曲破坏模态和屈曲承载力问题,并将试验结果、数值模拟结果以及《铝合金结构设计规范》中相关公式的计算结果进行了对比,得到以下结果：(1)结果表明,数值模拟结果与试验结构吻合较好,证明了有限元模型的正确性,并可采用该模型进行异形截面铝合金构件屈曲性能参数分析；(2)规范所研究异性截面铝合金构件没有区分屈曲破坏类型的影响,屈曲承载力的计算结果偏小。
郑秀梅[4]2017年在《铝合金轴心受压构件试验及设计方法研究》文中进行了进一步梳理铝合金被广泛应用于建筑结构领域,其具有轻质高强、压铸性能好和耐腐蚀等优点。但铝合金弹性模量约为钢材的1/3,相比钢结构,铝合金结构(构件)具有更为突出的稳定问题。目前,国内关于铝合金轴心受压构件稳定问题的研究已取得较为丰硕的成果,但相关研究大都是针对6061-T6、5083-T6和6082-T6等弱硬化合金,缺乏强硬化合金的研究,特别是还没有进行过强硬化合金构件稳定性的试验研究,我国《铝合金结构设计规范》GB50429-2007中关于强硬化合金构件的设计规定也仅是基于数值模拟的结果。同时,GB50429是基于H型铝合金轴压构件分析,规定了稳定系数的计算方法,对于其他常用截面的适用性有待进一步确认。此外,国内外相关研究的公式形式与GB50429的规定不相一致,对制订规范的支撑作用还不足够。因此,本文在轴压构件的板件宽厚比满足规范限值,构件的局部屈曲不先于整体屈曲发生的情况下,对典型截面的强硬化合金及弱硬化合金轴压构件的稳定性能进行一系列研究,主要完成了如下工作:(1)进行了44根铝合金拉伸试件的试验研究用以分析铝合金材料的本构关系。材性试件合金类型包括工程中常用的6061-T4合金和6061-T6合金两种。通过拉伸试验可得:随着试件应变的增加,6061-T4合金试件在非线弹性阶段的应力有较明显的增长;另外,6061-T4合金的极限应变要大于6061-T6合金,但其极限应力则小于6061-T6合金。(2)进行60根铝合金轴压试件稳定性能的试验研究。试件合金类型包括6061-T4和6061-T6。试件截面类型主要包括典型的H型、方管、圆管、槽型和角型共五类。试验主要考察了不同合金种类、不同截面类型和不同长细比等对铝合金轴压试件稳定承载力、失稳破坏形式和变形性能等的影响。试验表明:不论是6061-T4强硬化铝合金还是6061-T6弱硬化铝合金轴压试件,随着试件的长细比增大,其极限荷载将有一定的降低、初始刚度也将减小、跨中挠度发展加快。(3)通过对比我国及欧洲规范建议的铝合金材料本构模型,提出更适用于理论分析的本构模型,通过比较分析,验证了建议本构模型的合理性及适用性。(4)利用有限元软件ANSYS建立了铝合金轴压构件的有限元模型,并采用本文建议的本构模型,在比较了数值模拟结果与试验结果之后发现两者匹配较好,验证了有限元方法的准确性。(5)基于试验及参数分析的结果,可以发现对于双轴对称截面,板件宽厚比或圆管截面径厚比对两种合金类型的铝合金轴压构件的柱子曲线几乎没有影响,在设计中可不考虑上述两个参数对轴压构件稳定承载力的影响。并在大规模参数分析的基础上,提出几何缺陷系数η取法的建议,对比国内外计算结果发现,该建议与试验及参数分析结果吻合更好,满足计算精度的工程设计要求。(6)基于试验及参数分析的结果,确定单轴对称截面构件非对称性系数η_(as)的建议取值。由分析可得对于两种合金类型的单轴对称截面(槽型、T型)轴压构件,给出本文建议的截面非对称性系数η_(as)的计算公式,发现建议公式的计算结果与有限元分析结果吻合良好,与试验结果比较偏安全,可以作为设计的依据。此外,对于两种合金类型的角形截面轴压构件,截面非对称性对构件屈曲应力的影响很小,可不考虑截面非对称性对角形截面轴压构件屈曲应力的影响。(7)通过试验及有限元计算结果验证了单轴对称截面(槽型、角型)采用计及扭转效应的换算长细比的可行性和准确性,确定单轴对称截面铝合金轴心受压构件弯扭屈曲的柱子曲线。
胡日钦毕力格[5]2013年在《角型高强铝合金轴心受压构件稳定承载力研究》文中研究指明随着社会经济的不断发展，铝合金材料在建筑结构中广泛应用。与钢材相比，铝合金有着明显的优势，它具有自重轻、强度高、耐腐蚀、外形美观、易于安装施工等特点，是重要的建筑结构材料。国内对常用的合金6061-T6做了许多研究，而对高强度铝合金6082-T6建筑用铝合金设计依据较少，尤其对L型截面尚未给出设计依据。至此，本文针对建筑材料常用截面形式L型截面铝合金，通过试验与有限元数值模拟研究，分析了高强度铝合金6082-T6L型截面整体稳定性能及极限荷载。本文选择了30根不同长细比的高强铝合金构件进行了轴心受压构件试验。构件截面类型为两种，包括等边L型铝合金以及不等边L型铝合金。试验表明角型铝合金构件在轴心受压作用下的失稳模式主要有两种，分别为绕弱轴的弯曲失稳和绕主轴的弯扭失稳。弯曲屈曲失稳主要是长细比较大的构件，弯扭屈曲失稳发生在长细比较小的构件上。本文利用有限元软件ABAQUS针对30根角型铝合金构件的轴压试验相应进行了有限元数值模拟。将数值模拟结果与试验结果进行了对比分析，包括屈曲模式、变形、极限承载力等。本文利用通过对模型端板、网格尺寸、初弯曲大小等影响数值模拟结果的因素进行分析。通过对比发现有限元数值模拟计算得出的试件整体变形与试验破坏变形基本相似，有限元数值模拟计算出的试件极限承载力基本与试验得出的值相近，其误差在合理范围之内。通过试验与有限元分析结果比较，高强铝合金6082-T6L型截面铝合金受力性能可以用有限元软件来数值模拟。利用有限元模型对角型轴心受压构件进行了大规模参数分析，参数分析中包括3种等边L型截面与2种不等边L型截面，共计110根构件本文为了得到大量的数据点。根据数值计算以及试验结果，对中国《铝合金结构设计规范》中轴心受压构件承载力稳定系数计算公式进行了修正，拟合出了适用于国产角型高强铝盒金轴心受压构件的稳定系数曲线。并将本文提出的计算公式与试验结果和各国规范进行了对比，从而验证了拟合公式的可靠性，因此可供实际工程参考。
常婷[6]2014年在《铝合金轴心受压构件局部稳定与相关稳定性能研究》文中研究表明铝合金结构因其特有的优点，在国内外的应用越来越多：铝合金材料能够弥补钢材耐蚀性差的缺点，并且自重轻、低温韧性好、可挤压成型，能够循环利用。但是，铝合金的弹性模量低，仅为普通钢材的叁分之一左右，因此，铝合金结构的稳定问题尤为突出。国外对铝合金轴压构件的整体稳定性能已有较系统的研究，目前着重于局部稳定性能，但研究范围不全面，对局部整体相关稳定的研究很少；国内对铝合金的研究刚刚起步，仅针对整体稳定性能，缺少对局部稳定和局部整体相关稳定的研究。因此，针对现有研究成果的不足，本文采用工程中常用的铝合金材料6061-T6和6063-T5，通过大量的试验和数值分析，对大尺寸工形截面铝合金轴心受压构件的局部稳定性能和局部整体相关稳定性能进行研究，给出板件有效厚度及试件稳定系数的计算公式。本文的主要研究内容如下：（1）对15根铝合金轴心受压短柱的局部稳定性能进行试验研究，包括局部几何初始缺陷、局部屈曲承载力、局部屈曲后极限承载力、破坏形态等。（2）通过有限元软件ANSYS对铝合金轴压短柱的局部稳定性能进行分析，包括398个十字形截面、403个箱形截面和348个工形截面。研究板件厚度、局部几何初始缺陷、整体几何初始缺陷、屈服强度、Ramberg-Osgood模型中应变硬化指数n以及板件间相互作用的影响。提出受压板件有效厚度的简化计算模型，该模型不考虑相邻板件间的相互作用。文中对比了71组现有试验结果，简化计算模型得到的承载力略低于试验结果，偏于安全，能够应用在实际工程中。（3）对12根铝合金轴心受压中长柱的相关稳定性能进行试验研究，得到其局部和整体几何初始缺陷、破坏形态、相关稳定极限承载力等。（4）通过有限元软件ANSYS对铝合金轴压构件的相关稳定性能进行分析，包括673个箱形截面及555个工形截面。研究局部几何初始缺陷、整体几何初始缺陷、屈服强度、Ramberg-Osgood模型中应变硬化指数n的影响。提出铝合金轴压构件稳定系数的计算公式。该公式采用Perry-Robertson公式，在计算构件的相对长细比时，考虑了有效截面的影响。文中对比了现有的试验结果，本文建议公式得到的承载力略低于试验结果，偏于安全，能够应用在实际工程中。本文的研究成果能够在一定程度上填补国内外研究空白，为后续的研究工作提供理论参考，为设计人员提供设计依据，对推广铝合金结构在工程中的应用具有重要意义。
张铮, 陈建良[7]2009年在《铝合金轴心受压构件截面不对称性系数研究》文中认为铝合金轴心受压构件需要引入系数ηas来考虑截面不对称性带来的不利影响。在大量数值分析的基础上,提出了系数ηas的计算公式,可以作为设计计算的依据。提出了广义的稳定计算系数的概念,用以在确定铝合金轴心受压构件的屈曲抵抗力时考虑系数ηas的影响,这样可与惯用设计方法相一致。
颜卫亨, 贺婷, 李新忠, 张茂功[8]2005年在《铝合金圆管轴心受压构件承载力分析》文中研究表明为研究铝合金圆管轴心受力构件的承载力,对11根铝合金圆管轴心受压构件进行了试验研究,直观地了解了杆件的受力性能和破坏机理。并采用了兰伯格-奥斯古德规律建立的本构关系,同时考虑1/1000初始挠度的影响,建立铝合金圆管的有限元分析模型,运用 ANSYS 软件进行了非线性有限元分析。通过试验研究,验证了理论分析的合理性。结合理论分析与试验研究的结果,提出了铝合金圆管稳定系数的实用计算方法,可供实际工程及相关规范修定采用。
王元清, 常婷, 石永久, 袁焕鑫, 尹建[9]2016年在《铝合金轴心受压构件局部整体相关稳定试验研究》文中提出铝合金轴压构件局部与整体相关稳定性能,在国内外尚无系统的研究。为此,该文对12根铝合金6061-T6和6063-T5工形截面轴心受压构件的局部整体相关稳定性能进行试验研究,包括其破坏形式、变形性能以及极限承载力等。将试验结果与中国规范、欧洲规范、美国规范和澳大利亚/新西兰规范计算结果进行对比分析,验证各规范设计方法的可靠性。采用有限元软件ANSYS对试验结果进行模拟计算。研究结果表明:有限元模型能够准确地计算铝合金轴压构件的承载力,可以应用在下一步的参数分析中;各国规范设计方法对弱硬化合金承载力计算的准确程度优于强硬化合金;美规和澳规对弱硬化合金极限承载力的计算较准确,但是对强硬化合金的计算偏于保守;中国规范和欧规分别考虑局部失稳和整体失稳,并将两者的影响进行迭加,计算结果过于保守。因此,需要调整中国规范中的参数,以得到更加合理的设计。
贺婷[10]2006年在《铝合金圆管轴心受压稳定承载力研究》文中提出土木工程中使用铝合金材料是一种新的趋势，随着铝合金材料在我国土木工程结构中的应用范围不断扩大，对其基本构件受理性能的分析研究也就成为一个重要的工作。而基本构件中，轴心受压构件的稳定承载力是影响该类构件承载力的关键。但是由于我国对铝合金结构的研究相对较晚，没有形成相关的规范，以此限制了铝合金结构在我国的广泛应用。因此，为使铝合金结构能够在我国得以发展应用，有必要对其构件受力性能进行分析研究，为规范的制定提供必要就的基础。 本文采用试验研究与理论分析相结合的方法，对折迭式帐篷结构中的主要受力构件铝合金管材进行了研究分析。通过铝合金管材材性试验建立了铝合金管材的本构关系，同时对36根铝合金轴心受压圆管进行了压杆稳定试验，并将试验结果与运用本文建立的材料本构关系所确定的ANSYS以及几种经典理论方法的计算结果进行对比，从而得出铝合金轴心受压圆管稳定系数的计算公式，在根据对稳定系数可靠性分析，进一步验证了本文所给公式的准确性与实用性，可将本公式作为铝合金圆管稳定承载力的计算公式。
参考文献：
[1]. 铝合金轴心受压构件非线性稳定研究[D]. 戈晓玲. 长安大学. 2004
[2]. 6082-T6铝合金轴心受压构件稳定性能研究[D]. 王誉瑾. 哈尔滨工业大学. 2015
[3]. 异形截面轴心受压铝合金构件屈曲性能试验研究与有限元分析[D]. 黄权. 山东大学. 2014
[4]. 铝合金轴心受压构件试验及设计方法研究[D]. 郑秀梅. 福建工程学院. 2017
[5]. 角型高强铝合金轴心受压构件稳定承载力研究[D]. 胡日钦毕力格. 哈尔滨工业大学. 2013
[6]. 铝合金轴心受压构件局部稳定与相关稳定性能研究[D]. 常婷. 清华大学. 2014
[7]. 铝合金轴心受压构件截面不对称性系数研究[J]. 张铮, 陈建良. 福建工程学院学报. 2009
[8]. 铝合金圆管轴心受压构件承载力分析[C]. 颜卫亨, 贺婷, 李新忠, 张茂功. 第五届全国现代结构工程学术研讨会论文集. 2005
[9]. 铝合金轴心受压构件局部整体相关稳定试验研究[J]. 王元清, 常婷, 石永久, 袁焕鑫, 尹建. 土木工程学报. 2016
[10]. 铝合金圆管轴心受压稳定承载力研究[D]. 贺婷. 长安大学. 2006
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