平面鋼框架結(jié)構(gòu)非均勻升溫下非線性彈塑性有限元分析.pdf

1、目前國內(nèi)外學(xué)者對于平面鋼框架結(jié)構(gòu)在高溫下的彈塑性數(shù)值模擬研究，主要基于標(biāo)準(zhǔn)室內(nèi)升溫曲線進(jìn)行，同時也都假定截面溫度或均勻分布，或呈線性分布，從材料層次上講，多數(shù)研究都局限在線彈性材料本構(gòu)模型的范圍，并忽略了溫度場非均勻分布和快速升溫時殘余應(yīng)力的影響。這些假定在一定程度上與真實(shí)結(jié)構(gòu)受火后的邊界條件與真實(shí)反應(yīng)存在一定差距。為了突破上述的局限，本文分別對單跨、雙跨、以及多跨平面鋼框架結(jié)構(gòu)在非均勻升溫下的非線性彈塑性反應(yīng)進(jìn)行有限元分析。

2、首先，本文介紹鋼結(jié)構(gòu)耐火試驗(yàn)及有限元分析中常用的標(biāo)準(zhǔn)升溫曲線，總結(jié)高溫下鋼結(jié)構(gòu)抗火計算的彈塑性分析方法和郎金方法，以此為基礎(chǔ)在有限元軟件ANSYS界面下對高溫下鋼梁抗火試驗(yàn)的溫度場進(jìn)行數(shù)值模擬，通過試驗(yàn)時爐溫的升溫曲線，使用MATLAB語言編程，擬合出相應(yīng)的升溫公式，然后在有限元計算中利用該升溫曲線，結(jié)合鋼梁截面已知的測點(diǎn)溫度分布，不斷調(diào)整熱輻射參數(shù)反復(fù)計算，直到鋼梁測點(diǎn)溫度與試驗(yàn)值相吻合，最終實(shí)現(xiàn)對鋼梁截面溫度場的數(shù)值分析，因而更準(zhǔn)確

3、的研究各種升溫條件下構(gòu)件真實(shí)的升溫路徑，以及截面真實(shí)的溫度分布。 其次，在已知構(gòu)件截面溫度分布的情況下，采用ANSYS中參數(shù)化語言(APDL)開發(fā)可用于鋼結(jié)構(gòu)抗火計算的命令流。該命令流能夠考慮升溫前施加各種恒定荷載的情況，并能考慮溫度沿構(gòu)件截面高度方向線性分布，沿構(gòu)件長度方向線性分布的情況，包括截面內(nèi)外側(cè)分別為線性分布的情況，將計算的位移與試驗(yàn)所布置的測點(diǎn)的位移值進(jìn)行對比。此外，在材料層次上，本文采用的高溫下材料本構(gòu)模型為歐洲規(guī)

4、范EUROCODE3．Part1.2中推薦的不考慮強(qiáng)化段的橢圓形模型，并編寫程序計算橢圓型本構(gòu)關(guān)系曲線數(shù)據(jù)，用于有限元軟件ANSYS中的本構(gòu)輸入，進(jìn)一步完善適合高溫下結(jié)構(gòu)分析的材料模型。 最后，本文還進(jìn)行熱—結(jié)構(gòu)耦合分析，并考察梁柱節(jié)點(diǎn)處加勁肋的作用，同時研究跨度和荷載兩個因素對鋼框架結(jié)構(gòu)的非線性響應(yīng)差別。同時在EXCEL2003軟件中，利用Visual Basic語言編寫ANSYS軟件中BEAM189單元(三維粱單元)的殘余應(yīng)