冷彎薄壁型鋼多卷邊柱PMM屈服面模型及試驗(yàn)研究.pdf

1、近年來，隨著科技水平的不斷進(jìn)步以及建筑業(yè)的飛速發(fā)展，冷彎薄壁型鋼在房屋建筑結(jié)構(gòu)、大跨結(jié)構(gòu)、倉儲結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用與日俱增。由于具有優(yōu)越的強(qiáng)度自重比且節(jié)能環(huán)保，冷彎薄壁型鋼被大量應(yīng)用于倉儲結(jié)構(gòu)中，這大大促進(jìn)了物流倉儲領(lǐng)域的發(fā)展。作為物流倉儲領(lǐng)域主要承載結(jié)構(gòu)的組裝式貨架，其建造面積越來越大，高度也越來越高，這種發(fā)展趨勢對貨架結(jié)構(gòu)的安全性提出了更高的要求。基于上述背景，本文針對目前組裝式貨架結(jié)構(gòu)中應(yīng)用最廣泛的N90系列冷彎薄壁開口多卷邊柱開展了試驗(yàn)

2、研究與數(shù)值模擬分析，解釋了N90截面多卷邊柱發(fā)生畸變屈曲的受力性能和破壞機(jī)理，擬合出了基于有限元分析的PMM屈服面，對現(xiàn)有壓彎構(gòu)件承載力計(jì)算公式的精確性作出評價，并為本文中構(gòu)件的塑性鉸自定義提供參數(shù)。
　　在對已有彈性畸變屈曲分析方法和畸變屈曲承載力計(jì)算方法較為全面的綜述和歸納總結(jié)的基礎(chǔ)上，針對國內(nèi)生產(chǎn)的N90截面多卷邊柱，本文分別開展了15根拉伸試件材料力學(xué)性能試驗(yàn)、1根軸心軸壓和14根偏心受壓N90截面多卷邊柱承載力試驗(yàn)。材料

3、力學(xué)性能試驗(yàn)結(jié)果表明:轉(zhuǎn)角區(qū)鋼材的冷加工硬化效應(yīng)十分顯著，其材料力學(xué)性能曲線沒有屈服平臺，且極限應(yīng)力比平板區(qū)材料高出約35％。通過N90截面多卷邊柱承載力試驗(yàn)，獲得了軸心受壓和偏心受壓各試件的破壞現(xiàn)象、荷載-位移曲線、荷載-轉(zhuǎn)角曲線和極限承載力。承載力試驗(yàn)結(jié)果表明:偏心方向?qū)υ嚰钠茐哪Ｊ接绊懞艽?，?dāng)加載點(diǎn)靠近腹板而遠(yuǎn)離翼緣時，試件發(fā)生局部屈曲破壞，否則發(fā)生畸變屈曲破壞;偏心方向及偏心距離對試件的承載力均有較大影響。
　　采用有限

4、元軟件ABAQUS，對N90截面多卷邊試件的試驗(yàn)受力過程進(jìn)行了模擬分析，并將分析結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對比。特別地，針對三種初始幾何缺陷模型進(jìn)行了研究，通過有限元軟件ABAQUS分別建立三種有限元分析模型，對比其極限承載力及破壞形式，選擇合理的初始幾何缺陷模型。結(jié)果表明:采用前五階屈曲模態(tài)作為初始幾何缺陷模型，不論極限承載力還是破壞形式，有限元分析結(jié)果均與試驗(yàn)結(jié)果有較好的吻合性，這種初始幾何缺陷模型對本文中的試件較適用;本文的有限元模型能夠

5、準(zhǔn)確地模擬N90截面多卷邊柱的受力狀態(tài)。
　　最后，利用本文的有限元模型，通過Matlab調(diào)用有限元軟件ABAQUS，完成了343根不同偏心加載方式試件的有限元分析計(jì)算，擬合出了本文試驗(yàn)中試件的PMM屈服面模型，與基于AISI和DSM的理論P(yáng)MM屈服面模型進(jìn)行對比分析，并對PMM屈服面的高等分析應(yīng)用進(jìn)行研究。分析結(jié)果表明:北美規(guī)范（AISI S100-12）中針對壓彎構(gòu)件提出的線性組合公式對本文中研究的N90截面多卷邊柱而言，具有