基于CSM的冷弯薄壁方矩形钢管构件局部稳定性能研究

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1、分类号:TU310710-2015128011硕士学位论文基于CSM的冷弯薄壁方矩形钢管构件局部稳定性能研究邓家明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ResearchontheLocalBucklingBehaviorofCold-formedThin-walledSHSandRHSbasedonCSMAThesisSubmittedfortheDegreeofMasterCandidate：DengJiamingSupervisor

2、：AssociateProf.YuanWeiningChang’anUniversity,Xi’an,China论文独创性声明本人声明：本人所呈交的学位论文是在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除论文中已经注明引用的内容外，对论文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本论文中不包含任何未加明确注明的其他个人或集体已经公开发表的成果。本声明的法律责任由本人承担。论文作者签名：年月日论文知识产权权属声明本人在导师指导下所完成的论文及相关的职务作品，知识产权归属学校。学校享有以任何方式发表、复制、公开阅览、借阅以及申请

3、专利等权利。本人离校后发表或使用学位论文或与该论文直接相关的学术论文或成果时，署名单位仍然为长安大学。（保密的论文在解密后应遵守此规定）论文作者签名：年月日导师签名：年月日摘要局部屈曲是钢管构件在设计中需要避免或利用的变形性能。现行钢结构设计规范根据构件的截面塑性变形以及抵抗局部屈曲的能力，将截面划分为多种板件宽厚比范围内呈现不同薄柔性的类别，并采用相应的承载力设计式。规范对于屈曲承载力小于屈服承载力的薄柔截面构件，通常采用基于板件屈曲后受压边缘屈服的“有效宽度”设计方法，未能充分考虑板件相关作用以及屈曲后的塑性发展。“连续强度设计方法”是一

4、种基于截面变形并能有效利用钢材应变强化的构件设计方法。该方法主要适用于非薄柔截面构件，并在不锈钢、高强钢构件的承载力设计中有较为完善的理论。但其对冷弯钢材、薄柔截面以及偏心受压荷载情况下的应用有待研究。本文经有限元与收集的试验结果对比，验证了考虑初始几何缺陷和材料非线性的建模方法对冷弯方矩形钢管构件局部屈曲性能模拟的有效性。并以此建模方法建立扩大化参数模型，研究截面薄柔程度、钢材强度等级、截面高宽比和偏心压力作用线角度对冷弯薄壁方矩形钢管构件的局部屈曲性能的影响。基于有限元结果，引入等效应变的概念，将“连续强度设计法”拓展到轴压、纯弯荷载以及

5、偏心受压荷载下冷弯薄壁方矩形钢管承载力设计中，提出考虑截面薄柔程度、高宽比和偏心夹角的“连续强度法”建议式。并将中国、欧洲、北美钢结构设计规范应用于算例，分析了各国规范和连续强度法设计式对冷弯薄壁方矩形截面局部屈曲承载力计算的适用性。关键词：局部屈曲，有限元分析，冷弯方矩形管截面，连续强度设计法，归一化承载，等效应变iiiAbstractLocalbucklingisthedeformationbehaviorofsteelpipecomponentsthatneedstobeavoidedorutilizedinthedesign.Thec

6、urrentdesignspecificationsforsteelstructuresrefertoplasticdeformationofthesectioninthecomponentandtheabilityofwhichtoresistlocalbuckling.Thereforespecificationsdividethesectionintocategoriesthatexhibitdifferentflexibilitywithinarangeofaspectratiosofplates,andusethecorrespon

7、dingbearingdesign.Forthethinflexiblesectionmemberswithbucklingbearingcapacitylessthantheyieldcapacity,the―EffectiveWidthMethod‖basedontheedgeyieldoftheplatesubjectedtopost-bucklingisusuallyused.Whichfailurestofullyconsidertheplate-relatedeffectsandpost-bucklingplasticitydev

8、elopment.―ContinuousStrengthMethod‖isacomponentdesignmethodbasedonsectiondeformati