格构式钢柱在侧向撞击下的动力响应及其剩余承载力的实验研究和仿真分析

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1、太原理工大学硕士研究生学位论文格构式钢柱在侧向撞击下的动力响应及其剩余承载力的实验研究和仿真分析摘要格构式钢构件被广泛用于工业厂房排架柱、构筑物、跨线设施支撑柱、塔吊等的主要承重构件或主要承重部位。在格构式钢柱结构的使用过程中，不可避免地会遭遇各种意外撞击或冲击，如某些重工业厂房的格构式钢排架柱，吊车吊装起重重物或厂房中运行的车辆对钢梁、排架柱的碰撞时有发生。格构式钢柱构件在撞击或冲击作用下会造成局部损伤，严重时还可能会引起整体结构的较大变形，严重时甚至会发生倒塌事故，导致人员伤亡和财产损失。因此，开展格构式钢构件在撞击作用下基本动力学响应及其剩余承载力的试验研究，对

2、保障格构式钢柱等类型的结构安全和撞击后剩余承载力的鉴定工作具有重要的指导意义。本文对格构式钢柱构件在侧向冲击作用下弹塑性动力响应的全过程进行了理论分析和试验研究，并对格构式钢构件撞击后剩余承载力进行了试验研究。主要内容如下：1、采用DHR9401落锤冲击试验机对6根格构式钢构件在侧向冲击作用下的动力响应及力学性能进行了试验研究。撞击试验重点观察了冲击能对构件的动力响应的影响。试验过程中记录了冲击作用下的时程曲线和构件的局部变形和整体变形形态。2、采用500tYAW-5000型微机控制电液伺服压力试验机完成了冲击后格构式钢试件剩余承载力静载试验。试验过程中观察了构件的破

3、坏形态，并记录试验过程的轴向荷载、构件的跨中侧向位移和轴向位移等试验结果I太原理工大学硕士研究生学位论文及数据。3、采用ABAQUS有限元分析软件，建立了格构式钢构件在侧向撞击荷载作用下动力响应全过程和侧向撞击后轴向剩余承载力理论分析模型。并利用与本文实验记录的冲击力时程曲线、轴向荷载、跨中位移以及构件残余变形形态进行了的对比，验证了有限元分析模型的正确性。4、采用ABAQUS有限元分析软件，建立的有限元模型对格构式钢构件在侧向冲击作用下的动力响应过程以及侧向撞击之后轴向剩余承载力进行了分析。通过对试验及模拟的参数分析总结出了撞击变形损伤后格构式钢构件的轴向剩余承载力

4、与局部变形的相关关系。关键词：格构式钢柱，侧向冲击，变形，剩余承载力，有限元模型II太原理工大学硕士研究生学位论文EXPERIMENTALSTUDIESANDSIMULATIONANALYSISONDYNAMICRESPONSEANDRESIDUALSTRENGTHOFLATTICEDSTEELMEMBERUNDERLATERALIMPACTABSTRACTLatticedsteelcolumnsarewidelyusedinthemainbearingcomponentorpartsofthebentframecolumnoftheindustrialbuildin

5、gs,structures,thecrosslinefacilitiesshores,towercrane.Allsortsofaccidentalimpactwillinevitablyencounterintheusingprocessofthestructure.Forexample,thecollisionsofthesteelbeamsandcolumnswiththelatticedsteelcolumnsoftheheavyindustryworkshop,thecranehoistingheavyobjectsorvehiclesometimesocc

6、urintheworkshop.Thepartialdamagescanbecausedundertheactionofimpactinthecomponent,whichwillchangeintothelargeroveralldeformationofthestructureandevencollapsewhenseriously,whichcausethepersonnelcasualtyandthepropertylosses.Therefore,itisofvitalsignificancetocarryouttheexperimentalstudyont

7、hebasicmechanicalpropertiesandresidualbearingcapacityundertheactionofimpactforthestructuresecurityandtheappraisalworkaftertheimpact.Thetheoreticalanalysisandexperimentalresearchforthewholeprocessofelastoplasticdynamicresponseoflatticetypesteelcolumnundertheactionoflateralimpact