高强钢轴心受压构件的稳定性研究.pdf

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1、第3卷第3期Vol_3No．32011年9月Sep．2011高强钢轴心受压构件的稳定性研究张银龙苟明康李宁粱川(1．总装工程兵科研二所，北京100036；2．总装工程兵科研一所，无锡214035)【摘要】高强钢轴心压杆的稳定性是目前高强铜应用和研究的重点。在分析了目前高强钢轴心受压构件稳定性研究现状和高强钢稳定性设计方法存在的不足的基础上，结合大型有限元分析软件ANSYS的稳定分析功能及模型试验方法，对高强钢轴压心受构件的整体稳定性进行了研究，提出了以材料屈服强度和构件长细比为参数计算高强铜轴心受压构件

2、稳定系数的计算公式，得到了一些有意义的结论，对今后高强钢的应用和研究具有重要的意义。【关键词】高强钢；轴心受压；整体稳定；数值模拟；模型试验【中图分类号】E951；TU391【文献标识码】A【文章编号】1674—7461(2011)03—0011—05随着钢结构生产、设计研发的不断发展，高强在我国，民用上的应用和研究还很少，主要集中在钢结构得到了进一步的发展和应用J。但高强钢我军工程装备保障尤其是军用桥梁装备中]。结构的设计包括稳定性设计有别于普通低碳钢结虽然国内外对高强钢进行了不少研究，但专门构。而目

3、前的钢结构设计理论基本都是基于屈服的高强钢结构的设计理论还不完善，针对高强钢结强度相对较低(一般低于450MPa)的结构钢而言构的稳定性研究也还很少。因此，在高强钢构件的的，对屈服应力高于450MPa的结构钢的设计和规稳定性设计方面还存在很多不足，主要体现在l3J：定目前还是空白，需要对屈服强度高于450MPa的1．对于高强钢受压构件中的板件宽厚比限制结构钢进行设计制作时也基本是借用了现行相关过严，高强钢的高强性能不能得到真正发挥。设计规范的规定。为此，国内外众多的研究者对高2．有关高强钢构件中整体屈曲

4、和局部屈曲的强钢结构及其稳定问题展开了研究。相关性研究还不充分。本文探讨了国内外高强钢结构稳定性计算方3．研究由板件组成的构件整体屈曲和局部屈法的研究现状和存在的不足，采用大型有限元分析曲相关性的问题时，没有考虑各个板件之间的相互软件ANSYS数值模拟方法和模型试验方法对高强嵌固约束作用。钢箱形截面和工形截面轴心受压构件稳定性进行4．考虑构件局部失稳的有效宽度法设计过程了探讨，并提出了以材料屈服强度和构件长细比为复杂，未能充分考虑整体屈曲和局部屈曲的相关性。参数计算高强钢轴心受压构件稳定系数的计算5．高

5、强钢构件的稳定性研究的模型试验代价公式。昂贵，数据有限，还不足以提出有关高强钢构件稳定极限承载力的计算公式。1高强钢轴心受压构件稳定性研究现状2高强钢轴心受压构件ANSYS稳定性分析几十年来国外高强钢的发展很快。日本、美功能国、前苏联及欧洲钢结构协会等都对高强钢进行了多方面的研究，但高强钢的柱子曲线研究和高强钢为了弥补高强钢构件稳定性研究模型试验代结构的稳定性研究成熟的理论和成果并不是很多。价昂贵、数据有限的缺陷，可以利用大型有限元分【基金项目】中国博士后科学基金资助项目(20080431371)【作者

6、简介】张银龙(1968一)，男，副研究员，博士。主要从事渡河桥梁装备论证和高强钢结构稳定性研究的工作。12析软件ANSYS的静力分析、特征值屈曲分析和非线型。。J，并编制残余应力文件后读入，将残余应力引性屈曲分析等功能来进行高强钢轴心受压构件整入到有限元模型中。编制残余应力文件时，将残余体稳定性研究的有限元数值模拟J。其中，静力分应力施加在单元的积分点位置，每个shelll81单元析用于求解静力荷载作用下结构的静力行为。特选用5个积分点，5个积分点沿板厚均匀分布。假征值屈曲分析用于预测一个理想弹性结构的

7、理论定施加的残余应力在5个积分点上大小相等，即残屈曲强度(分叉点)，其失稳模态形状可用作非线性余应力沿板件厚度方向不发生变化。屈曲分析的初始几何缺陷。非线性屈曲分析是用基于ANSYS强大的APDL功能，编写了用于计一种逐渐增加荷载的非线性静力分析技术来求得算高强钢箱形截面和工形截面轴心受压构件稳定使结构开始变得不稳定时的临界荷载的分析方法，性计算的ANSYS程序，主要包括基本模型模块、引模型中可以包括诸如初始缺陷、塑性、间隙及大变入缺陷模块、引入残余应力模块、求解模块和后处形响应等特征。理模块等5个模块

8、：建立ANSYS有限元分析模型时，材料模型选用1．基本模型模块主要完成构件基本模型的建多线性等向强化模型。为了考虑板件的局部屈曲立，并进行特征值屈曲分析，为以后的分析提供和杆件的整体屈曲，分析模型中选用了4节点的壳基础。单元shelll81。有限元模型的单元数目根据构件的2．引人缺陷模块主要是引入模型的局部初始具体尺寸而略有不同。缺陷和整体初始缺陷。有限元模型采用箱形截面和工形截面两种，但3．引人残余应力模块是根据构件残余应力的没有考虑截面