浅论厚壁角钢冲压冷成型残余应力的数值模拟

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1、南京工业大学硕士学位论文厚壁角钢冲压冷成型残余应力的数值模拟姓名：陆永涛申请学位级别：硕士专业：结构工程指导教师：董军20070520摘要冷成型钢的加工成形方式具有很大的灵活性，可以根据需要生产出任何复杂截面的型材，作为一种经济高效的型材，在建筑业中得到了越来越广泛的应用。冷成型钢的加工成形过程会导致其内部产生残余应力，残余应力会使构件中的某些部分在承受荷载时提前发生屈服，从而降低构件的承载力，因此必须了解构件中冷成型残余应力的分布以考虑其对承载力的影响。然而，目前对冷成型残余应力分布的已有研究还很不完善，已有的研究大多是采用的实验方法，不但耗费大量的财力和时间，而且很难

2、方便快捷地对不同参数的模型进行研究分析，并且已有的研究基本都假定冷成型残余应力沿构件纵向是不变的，只给出了残余应力沿板厚以及构件横截面的分布，而没有给出其沿整个构件表面的分布。板材成形的数值仿真技术已经广泛应用于机械、汽车以及航天航空等领域，该方法能够弥补上述已有研究的不足，但是到目前为止，还未被应用于建筑钢结构构件的冷成型残余应力的研究。本文利用有限元分析软件ANSYS／LS．DYNA对厚壁角钢的冲压冷成形过程进行了数值模拟，得到了其中的冷成型残余应力沿板厚、构件横截面以及构件表面的分布情况，总结出了分布规律，发现残余应力沿构件纵向是变化的，在靠近构件纵向两端的区域，残

3、余应力值较大；并且分析了板厚及相对曲率半径对冷成型残余应力的影响，发现在相对曲率半径或板厚相同时，随着板厚或相对曲率半径的增加，构件弯曲段中的纵向残余应力在板厚方向上的受压区都有所增大。接着，本文对静载法消除冲压成形模拟得到的角钢模型中的残余应力进行了数值模拟，得出了处理后残余应力的降低情况，并且分析了外加应力对残余应力消除的影响，发现在外加应力与残余应力之和大于材料的屈服应力且外加应力小于屈服应力时，外加应力越大，残余应力消除的效果越好。本文将板材成形的数值仿真技术应用于建筑钢结构构件的冷成型残余应力的研究，为复杂截面冷成型钢中的残余应力研究提供了一条新的途径，为冷成型

4、钢承载力的研究以及冷成型残余应力消除的研究奠定了基础。关键词：冷成型钢残余应力厚壁角钢冲压成形数值模拟残余应力消除ABSTRACTTherearem锄yfomlingmemodsforcold-fomedsteelmemberS，andanycomplicatedsectioncanbeproducedifneeded．BecauseofeconomyaIldm曲e伍ciency，itisusedinconstmctionindus缸y、析dely．Residmls仃ess晰llbeproducedduringforIIlingprocessofcold．fomedste

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