基于CSM的热轧方矩形钢管构件局部稳定性能研究

《基于CSM的热轧方矩形钢管构件局部稳定性能研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、分类号:TU310710-2015128053硕士学位论文基于CSM的热轧方矩形钢管构件局部稳定性能研究林晨豪导师姓名职称袁卫宁副教授申请学位类别工学硕士学科专业名称结构工程论文提交日期2018年4月20日论文答辩日期2018年6月4日学位授予单位长安大学ResearchontheLocalBucklingBehaviorofHot-rolledSHSandRHSbasedonCSMAThesisSubmittedfortheDegreeofMasterCandidate：LinChenhaoSupervisor：AssociateProf.YuanWeiningC

2、hang’anUniversity,Xi’an,China摘要随着钢构件生产工艺的发展，方矩形钢管构件逐渐运用于建筑结构中。大多数现行钢结构设计规范所采用基于截面分类概念的构件局部稳定设计方法存在一些不足。连续强度设计方法（ContinuousStrengthMethod，简称CSM）是一种基于构件变形能力并能有效利用钢材应变硬化性能的设计方法。该方法在近年逐渐被运用在不锈钢构件和冷弯型钢构件承载力设计中，但其在热轧构件的设计理论仍不完善。本文运用有限元分析方法，对热轧方矩形钢管构件在轴压、受弯和压弯状态下的局部屈曲性能和欧、美、中国钢结构规范局部稳定承载力设计公式

3、进行了系统研究，并将CSM拓展到这类热轧构件的局部稳定承载力设计中，主要研究内容和成果如下：（1）建立了考虑初始几何缺陷和残余应力的热轧方矩形钢管有限元模型，与其他学者相关试验结果对比验证了有限元模型的可靠性，并考察了有限元模型对初始几何缺陷的敏感性。结果表明：所建立有限元模型对初始几何缺陷变化较不敏感。—（2）基于有限元参数分析，研究了正则化宽厚比λp、高宽比H/B对构件局部屈曲—性能的影响。结果表明：随着λp的增大，构件的局部稳定承载力降低；对于非薄柔方矩形钢管构件，高宽比H/B增大，其绕强轴压弯构件的局部稳定承载力提高，而对其他情况构件的局部稳定承载力影响较小

4、。对于轴压构件，提出了考虑高宽比H/B的h/(tε)与——λp转换公式；对于受弯构件，提出了考虑高宽比H/B的b/(tε)与λp转换公式。（3）基于有限元结果，研究了欧、美、中国规范对于非薄柔热轧方矩形钢管构件局部稳定承载力设计公式的精确度。结果表明：欧洲规范部分承载力计算结果具有离散性；美国规范部分承载力计算结果偏于保守；中国规范承载力计算结果整体偏于保守和离散；各规范对热轧方矩形钢管轴压构件的板件宽厚比限值需适当修正。对中国规范塑—性发展系数γ提出了采用λp计算的建议公式。（4）确定了非薄柔热轧方矩形钢管构件在连续强度设计方法（CSM）中的基础曲线和材料本构模型

5、，推导了CSM抗压承载力和抗弯承载力简化计算公式。建议将CSM—适用界限的λp限值取为0.60。建议了非薄柔热轧方矩形钢管压弯构件简化设计公式CSM-EC3相关公式，并利用有限元结果和规范对比验证了所得简化计算公式和建议相关公式的准确性。结果表明：相比欧、美、中国规范，CSM简化计算公式和建议相关—公式能合理反映λp和局部稳定承载力的连续关系，其设计计算结果精度较高。关键词：局部屈曲；有限元分析；方矩管截面；连续强度设计方法；规范对比iiiAbstractWiththedevelopmentofproductiontechnology，theuseofhot-rol

6、ledsquareandrectangularhollowsections(SHS/RHS)inbuildingconstructionshasbeenincreasedrapidly.Inmostofmodernsteeldesigncodes,theresistancesofsteelcross-sectionsaredeterminedbytheirresistancesofdeformationandlocalbuckling,followingthetraditionalcross-sectionclassificationapproach.However

7、,someresearchshowthatthisclassificationapproachwhichdividescross-sectionsintodifferentclassestodesignthemseparatelyhassomeshortcomings.TheCSMisadeformation-basedapproachthatoffersmoreconsistentandcontinuousresistancepredictionsandallowsforthebeneficialinfluenceofstrainhardening.Atpre