复杂卷边冷弯型钢受弯构件屈曲性能研究

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1、2007全国轻型钢结构技术研讨会论文集复杂卷边冷弯型钢受弯构件屈曲性能研究王海明张耀春(哈尔滨工业大学土木工程学院哈尔滨150090)摘要：应用ANSYs有限元程序分别对冷弯型钢C形和z形截面简单卷边和复杂卷边受弯构件的屈曲性能进行了研究。对比发现，当卷边总长相同时，无论是c形截面还是z形截面，简单卷边构件的抗弯承载力是最高的。经过对卷边绕平行于翼缘的自身形心轴的惯性矩的推导发现，卷边惯性矩是影响构件抗弯承载力的重要因素。关键词：受弯构件复杂卷边抗弯承载力THEBUCKLINGPERFoRMANCESTUDYoNCoLD．FORMEDFLEXURALMEMBE

2、RSWITHCoMPLEXEDGESTIFFENERSWangHaimingZhangYaochun(SchoolofCivilEngineenng，HarbinInstituteof11echnology，Harbin150090)Abstract：Thebucl(1ingperfornlanceofcold—formedCandZsectionflexuralmemberswithsimpleandcomplexedgestiffenershasbeenstudiedbvfiniteelementprogramofANSYS．Theresultsshowt

3、hateitherforCsectionorZsectionmembers，thesimpleed2estiH’eneristhemostefncientwhenthetotallengthoftheed2esti何．enersisequal．AccordingtothederivationfortheactualmomentofineniaoffIlUstif!f’eneraboutitsowncentmidalaXisparalleltot}lenaJlge，itshows山attheedgestif：f、enermomentofinertiaisakey

4、factorinnuencin2themember’sbendingstrength．Keywords：flexuralmemberscomplexedgestiffenersbendingstrength卷边c形和z形截面冷弯薄壁型钢构件广泛的应用于受弯构件和受压构件中，尤其在檩条中的应用最为广泛。宽厚比较大的板件在压应力作用下容易失稳，但在其边缘弯起一道卷边后能够对板件起到支撑作用，可以有效的提高板件的临界屈曲应力和极限承载力。卷边C形和z形截面正是应用了这个道理，非卷边的C形和z形截面的翼缘一端自由，非常容易失稳，把翼缘弯折一道形成的卷边C形和z形截面便

5、很好的提高了构件的稳定性能。但是当卷边C形和z形截面的翼缘宽厚比较大时，所需的能够对翼缘起支撑作用的卷边的宽度也较大，卷边宽厚比过大势必造成卷边在压应力作用下首先发生屈曲，而达不到提高构件承载力的目的，把卷边再弯折形成的复杂卷边构件便很好地解决了这一问题。早在1993年，seall和Rhodes就试验研究了复杂卷边对均匀受压板的屈曲性能的影响⋯，并与简单卷边进行了对比，研究发现，当卷边尺寸较长时，截面积相同的复杂卷边构件的承载力明显高于简单卷边的。2006年，Nguyen等人对复杂卷边z形截面受弯构件的试验研究表明，当卷边长度较小时随着卷边长度的增加抗弯承载力

6、也在增加，但是当卷边超过一定长度后，随着卷边长度的增加构件的抗弯承载力开始降低睇J。本文选取简单卷边和四种复杂卷边截面形式，利用ANSYs有限元程序中的sHELLl81单元对冷弯型钢c形和z形截面简单卷边和复杂卷边受弯构件的屈曲性能及其抗弯承载力进行研究，对比卷边长度相同时几种卷边形式的构件的抗弯承载力的大小以及截面参数相同时c形和z形截面构件的抗弯承载力的大小。1有限元分析方法的验证为了验证用ANSYS有限元程序分析的可靠性，首先用该程序中的sHELLl81单元对文献[2]中的部分冷弯薄壁型钢z形简单卷边和复杂卷边受弯构件的试验进行了模拟，模拟时在支座处和荷

7、载作用点对构件施加侧向约束。模拟的结果列于表1中，表中慨。。为试验的极限抗弯承载力，MFEA为有限元分析的极限抗弯承载力。对比发现，厚度为1．2mm的试件误差较大，在10％左右，其余试件的误差较小，模拟的精度较高，从而证明了用ANSYS有限元分析具有较高的精确性。在试件的加工制作过程中会不同程度的产生各种初始缺陷，试件越薄对缺陷的敏感性越高，越容易受到初始缺陷的影响，这也是厚度小的试件试验值偏低，与分析结果偏差较大的原因。文献[2]也对一58—2007全国轻型钢结构技术研讨会论文集试验进行了模拟，在模拟时施加的初始缺陷取板厚的l／10，所以本文在模拟的时候初始

8、缺陷也取为板厚的1／10，文献[2]模