犙460高强钢焊接犎形柱轴心受压力学性能数值分析

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1、第１５卷第５期建筑钢结构进展Ｖｏｌ．１５Ｎｏ．５２０１３年１０月ＰｒｏｇｒｅｓｓｉｎＳｔｅｅｌＢｕｉｌｄｉｎｇＳｔｒｕｃｔｕｒｅｓＯｃｔ．２０１３犙４６０高强钢焊接犎形柱轴心受压力学性能数值分析王彦博１，李国强２，陈素文２，孙飞飞２（１．同济大学土木工程学院，上海２０００９２；２．同济大学土木工程防灾国家重点实验室，上海２０００９２）摘要：为了考察国产Ｑ４６０高强钢焊接Ｈ形柱的轴心受压力学性能，对６个已有焊接Ｈ形柱的轴心受压试验进行了数值分析。数值分析采用作者编制的数值积分法电算程序和通用有限元软件ＡＮＳＹＳ。以考虑了实测初始挠度、初始偏心

2、及简化残余应力分布的数值模型，计算Ｑ４６０高强钢焊接Ｈ形柱轴心受压的极限承载力与荷载挠度曲线。发现数值积分法与有限单元法所计算试件的荷载挠度曲线基本重合。为了验证数值模型的准确性，将数值分析结果与已有试验结果进行对比；并通过对比简化残余应力分布模型与实测残余应力分布对试件极限承载力、荷载挠度曲线的影响，检验简化残余应力分布模型的准确性。结果表明：考虑了初始几何缺陷及简化残余应力模型的数值积分法与有限单元法均可较为准确地预测Ｑ４６０钢焊接Ｈ形柱的受压力学行为。采用简化残余应力模型预测Ｑ４６０钢焊接Ｈ形柱极限承载力较实测残余应力分布偏保守

3、。关键词：高强钢；焊接Ｈ形柱；轴心受压；数值积分法；有限元分析中图分类号：ＴＵ３９１，ＴＵ３１１．２文献标识码：Ａ文章编号：１６７１－９３７９（２０１３）０５－０００１－０７ＮｕｍｅｒｉｃａｌＡｎａｌｙｓｉｓｏｎＱ４６０ＨｉｇｈＳｔｒｅｎｇｔｈＳｔｅｅｌＷｅｌｄｅｄＨＳｈａｐｅｄＣｏｌｕｍｎｓｕｎｄｅｒＡｘｉａｌＣｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎ１，犔犐犌狌狅狇犻犪狀犵２，犆犎犈犖犛狌狑犲狀２，犛犝犖犉犲犻犳犲犻２犠犃犖犌犢犪狀犫狅（１．ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＣｉｖｉｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＴｏｎｇｊｉＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｓｈａｎｇｈａｉ２０

4、００９２，Ｃｈｉｎａ；２．ＳｔａｔｅＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｆｏｒＤｉｓａｓｔｅｒＲｅｄｕｃｔｉｏｎｉｎＣｉｖｉｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＴｏｎｇｊｉＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｓｈａｎｇｈａｉ２０００９２，Ｃｈｉｎａ）ＷＡＮＧＹａｎｂｏ：２ｙｂｗａｎｇ＠ｔｏｎｇｊｉ．ｅｄｕ．ｃｎ犃犫狊狋狉犪犮狋：ＴｈｉｓｐａｐｅｒｐｒｅｓｅｎｔｓａｎｕｍｅｒｉｃａｌｍｏｄｅｌｆｏｒｅｖａｌｕａｔｉｎｇｔｈｅｂｅｈａｖｉｏｒｏｆＱ４６０ｈｉｇｈｓｔｒｅｎｇｔｈｓｔｅｅｌｃｏｌｕｍｎｓｕｎｄｅｒａｘｉａｌｃｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎ．Ｔｈｅｍｏｄｅｌｉｓｂａｓｅｄｏ

5、ｎｎｕｍｅｒｉｃａｌｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄ（ＮＩＭ），ａｎｄｉｔａｃｃｏｕｎｔｓｆｏｒｉｎｉｔｉａｌｇｅｏｍｅｔｒｉｃｉｍｐｅｒｆｅｃｔｉｏｎｓ，ｅｃｃｅｎｔｒｉｃｉｔｙ，ａｎｄｒｅｓｉｄｕａｌｓｔｒｅｓｓｅｓｉｎｔｈｅｃｏｌｕｍｎ．Ｉｎａｄｄｉｔｉｏｎ，ｎｕｍｅｒｉｃａｌａｎａｌｙｓｉｓｗａｓｐｅｒｆｏｒｍｅｄｂｙｕｓｉｎｇｃｏｍｍｅｒｃｉａｌｆｉｎｉｔｅｅｌｅｍｅｎｔｓｏｆｔｗａｒｅＡＮＳＹＳ，ａｎｄｔｈｅｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎｓｏｂｔａｉｎｅｄｆｒｏｍＮＩＭｍｏｄｅｌｒｅａｓｏｎａｂｌｙａｇｒｅｅｗｉｔｈｆｉｎｉｔｅｅｌｅｍ

6、ｅｎｔａｎａｌｙｓｉｓｒｅｓｕｌｔｓ．Ｔｈｅｎｕｍｅｒｉｃａｌｍｏｄｅｌｉｓｆｕｒｔｈｅｒｖａｌｉｄａｔｅｄａｇａｉｎｓｔｔｈｅｔｅｓｔｄａｔａｏｎｕｌｔｉｍａｔｅｃａｐａｃｉｔｙａｎｄｌｏａｄｄｅｆｌｅｃｔｉｏｎｒｅｌａｔｉｏｎｓｏｆｔｈｅｓｐｅｃｉｍｅｎｓ．ＴｈｅａｎａｌｙｓｉｓｒｅｓｕｌｔｓｉｎｄｉｃａｔｅｔｈａｔＮＩＭｍｏｄｅｌａｎｄｆｉｎｉｔｅｅｌｅｍｅｎｔｍｏｄｅｌ，ｂｏｔｈｏｆｗｈｉｃｈａｃｃｏｕｎｔｆｏｒｉｎｉｔｉａｌｇｅｏｍｅｔｒｉｃｉｍｐｅｒｆｅｃｔｉｏｎｓａｎｄｒｅｓｉｄｕａｌｓｔｒｅｓｓｅｓｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ

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8、ｌｕｍｎ．犓犲狔狑狅狉犱狊：ｈｉｇｈｓｔｒｅｎｇｔｈｓｔｅｅｌ；ｗｅｌｄｅｄＨｓｈａｐｅｄｃｏｌｕｍｎｓ；ａｘｉａｌｌｙｃｏｍｐｒｅｓｓｅｄ；ｎｕｍｅｒｉｃａｌｉｎｔｅｇｒａｔ