基于冷弯薄壁几字形钢构件残余应力数值模拟

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1、中国农业大学硕士学位论文冷弯薄壁几字形钢构件残余应力数值模拟姓名：李成志申请学位级别：硕士专业：结构工程指导教师：梁宗敏20070501摘要冷弯薄壁型钢构件中残余应力的存在对于结构失稳起着相当程度的影响。通常设计人员在进行相关设计时并没有把残余应力考虑进去，并且目前我国的规范也没有具体考虑构件中残余应力的影响。因此，对冷弯薄壁型钢内部存在的残余应力进行研究有重要的理论和工程指导意义。按本文所用的方法，首先利用ANSYs／Ls．DYNA有限元软件对冷弯薄壁卷边角钢进行了残余应力的数值模拟计算，通过和他人实验结论比较，验证了

2、本文方法的正确性。随后进行了几字形截面冷弯薄壁型钢构件的冷弯和回弹过程的数值模拟，得到其内部残余应力的分布情况。本文所研究的几字形截面型钢的冷弯成形并不是沿着一个方向的，但是通过冷弯和回弹过程的有限元数值模拟分析，得到了几字形截面型钢的残余应力分布与沿着一个方向冷弯成形的薄壁型钢构件残余应力的分布特点相似的结论：由于模具的去除，型钢内部部分残余应力得到释放，回弹后的残余应力相对于冷弯应力减小；随着材料硬化强度(Br)的增大，型钢的回弹变形量呈增大趋势l随着材料硬化强度(ET)的增大，型钢内部的残余应力呈增大趋势；残余应力

3、最人值(绝对值)出现在几字型钢的弯角处，在型钢外区是残余拉应力，内区是残余压应力，内外区残余应力绝对值不等，但相差不大；弯曲段附近的直边段应力分布接近于弯曲段；直边段外区和内区的应力值分布接近于零；随着板厚的增加，弯角处残余应力里增大趋势。关键词：冷弯薄壁型钢，ANSYS／LS．DYNA，几字形截面，残余应力，数值模拟AbstractTheresidualstressesincold—formedthin-wailedsteelmembersinfluencethestabilityofthestmctu-ralmemb

4、erslargely．RecentlydesignersandourcriterionsdonottakeresidualstressesintoaccountSothereislargelysignificanceoftheoryandengineeringguidancestudyingouresidualstressesincold-formedthin-walledsteelmembeis．Inthispaper．firstweusetheFEMsoftwareANSYS／L$DYNAtogettheresidu

5、alstressesofthecold-formedrolledsidesanglesteelmembersbythispaper'smethod．Andwevalidatethecorrectnessbycomparingwiththedataofexperiment．Laterweu∞theFEMsoftwareANSYS／LS—DYNAtocalculatethecold-formedprocessandspringbackprocessofthecold-formedthin-walledsteelmembers

6、with“几”sectionandgettheresidualstresses．Thoughthecold-formedprocessofthissteelmemberisnotalongthesal眦orientation．wegetthesimilarresultscomparedtothesteelmembersalongthesameorientation．neresultsarebellowed：Thepartialresidualstressesagereleasedafterthediestakingout

7、．sothevalueoftheresidualstressesislessthanthecold-formedstresses：ThevalueofswingbackandEThasthedirectproportionrelation；nevalueofresidualstressesandEThasthedirectproportionrelation；nemaximumvalueoftheresidualstressesisinthecornersofthesteelmembers．Theexteriorregi

8、onofthebendingregionexitsthetensileresidualstresses，andtheinteriormgionexitsthecompressibleresidualstresses．neabsolutevalueoftheresidualstressesinexteriorandin