冷弯薄壁空心类椭圆截面钢构件数值模拟及设计方法研究

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1、硕士学位论文冷弯薄壁空心类椭圆截面钢构件数值模拟及设计方法研究NUMERICALSIMULATIONANDDESIGNOFCOLD-FORMEDSTEELOVALHOLLOWSECTIONMEMBERS辛佩龙哈尔滨工业大学2010年6月图书分类号：TU391学校代码：10213U.D.C：624密级：公开硕士学位论文冷弯薄壁空心类椭圆截面钢构件数值模拟及设计方法研究硕士研究生：辛佩龙导师：许颖副教授：朱继华副教授申请学位：工学硕士学科：土木工程所在单位：深圳研究生院答辩日期：2010年06月授予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex:TU391U.D.C:624Diss

2、ertationfortheMasterDegreeinEngineeringNUMERICALSIMULATIONANDDESIGNOFCOLD-FORMEDSTEELOVALHOLLOWSECTIONMEMBERSCandidate:XinPeilongSupervisor:AssociateProf.XuYingAssociateProf.ZhuJihuaAcademicDegreeAppliedfor:MasterofEngineeringSpeciality:CivilEngineeringAffiliation:ShenzhenGraduateSchoolDateofDef

3、ence:June,2010Degree-Conferring-Institution:HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学硕士学位论文摘要随着冷弯薄壁钢的不断发展，越来越多截面型式的钢构件在结构中得到应用。对于一种新型截面钢构件的推广应用，需考察现行规范中的设计方法对其是否适用，并通过研究得出适用的设计方法来指导其在工程中推广应用。本文基于实验数据，对冷弯薄壁钢空心类椭圆截面轴压构件、受弯构件以及压弯构件进行了非线性有限元数值模拟，并基于数值模拟结果对此类构件的设计方法进行了研究；考察了我国以及国外现行规范中有效宽度法对此类构件设计的适用性，并提出采用

4、直接强度法对此类构件进行设计，得出了适用于此类构件的设计方法，为此类构件在工程中的推广应用提供了设计基础。本文研究的内容及成果如下：1)采用Abaqus建立了冷弯薄壁钢空心类椭圆截面轴压构件、受弯构件以及压弯构件的非线性有限元数值模型。将模拟结果与试验结果进行了比较，考察有限元分析方法模拟此类构件力学性能的可行性与可靠性。有限元数值模拟的结果表明：采用Abaqus建立的数值模型可以较准确地模拟冷弯薄壁空心类椭圆截面钢构件的极限承载力和失效模式等力学性能，在很大程度上可以替代昂贵、费时的试验，是一种经济、高效的研究方法。2)利用此模型进行了大量的参数分析，建立了包括100个轴压构件、36

5、个受弯构件以及200个压弯构件的参数分析数值模型。为设计方法的研究提供大量的研究对象和数据。3)基于试验和参数分析结果，对此类构件的设计方法进行了研究。对于现行规范中无法考虑半圆板件有效宽度的计算等问题，本文基于试验和数值模拟情况做出了一定的假定进行设计计算。同时提出采用基于全截面分析的直接强度法对此类构件进行设计。通过对各国规范及直接强度法计算结果的比较分析，最终得出了适用于此类构件的设计方法。研究表明：基于本文中的假定进行设计的我国及国外现行规范不能准确地计算此类构件的极限承载力；而采用直接强度法进行设计的计算结果与试验和有限元模拟结果比较吻合，可靠度指标较好，适用于冷弯薄壁空心类

6、椭圆截面钢构件的设计。关键词：冷弯薄壁钢；空心类椭圆截面；有限元数值模拟；直接强度法-I-哈尔滨工业大学硕士学位论文AbstractWiththerapiddevelopmentofcold-formedsteelstructures,moreandmoretypesofcold-formedsteelsectionmembershavebeenappliedinthestructure.Foranewtypesofsectionmembers,itisnecessarytoinvestigatetheapplicabilityofexistingdesignspecification

7、topromoteitsapplicationinengineering.Aresearchhasbeenperformedonthenumericalsimulationanddesignofcold-formedsteelovalhollowsectionmemberstoinvestigatetheapplicabilityofexistingChineseandinternationaldesignspecificationforthe