亚洲免费av电影一区二区三区,日韩爱爱视频,51精品视频一区二区三区,91视频爱爱,日韩欧美在线播放视频,中文字幕少妇AV,亚洲电影中文字幕,久久久久亚洲av成人网址,久久综合视频网站,国产在线不卡免费播放

        ?

        薄壁軸壓方管極限承載力數(shù)值模擬與試驗(yàn)研究

        2018-11-05 03:54:44何帆肖瑛田常錄
        機(jī)械制造與自動化 2018年5期
        關(guān)鍵詞:方管薄壁屈曲

        何帆,肖瑛,田常錄

        (1. 江南大學(xué) 機(jī)械工程學(xué)院,江蘇 無錫 214122; 2. 常德供電公司,湖南 常德 415000)

        0 引言

        薄壁型方鋼管構(gòu)件具有許多良好的結(jié)構(gòu)性能,近年來,冷彎薄壁型鋼結(jié)構(gòu)在我國的住宅、辦公樓、超市等結(jié)構(gòu)廠房及各種大型設(shè)備中應(yīng)用越來越廣泛。因此對薄壁型方鋼管構(gòu)件承載能力的研究具有重要的意義。從20世紀(jì)80年代開始,對于箱形構(gòu)件穩(wěn)定性極限承載性能的研究工作就一直沒有停止,國內(nèi)外很多學(xué)者對箱形截面構(gòu)件進(jìn)行了理論推導(dǎo)和試驗(yàn)研究,近些年郭小農(nóng)[1]、袁煥鑫[2]、劉海生[3]等國內(nèi)知名學(xué)者分別就箱形截面的不銹鋼、高強(qiáng)鋼和Q235進(jìn)行了相關(guān)試驗(yàn)研究或理論推導(dǎo),但都只是針對某一類型的材料進(jìn)行了研究,對不同材質(zhì)下薄壁方管統(tǒng)一分析研究的文章還不多。

        本文通過對Q235和不銹鋼兩個類型方管的加載試驗(yàn),并結(jié)合翟希梅[4],Ben Young[5]的試驗(yàn)結(jié)果得到了幾種不同材質(zhì)下薄壁方管極限承載力,將結(jié)果與通過ANSYS 數(shù)值計算得到的結(jié)果進(jìn)行分析對比,并將試驗(yàn)結(jié)果與我國現(xiàn)行規(guī)范的有效寬度法和近年來新興的直接強(qiáng)度法計算得到的極限承載力進(jìn)行了對比。

        1 試驗(yàn)概況與有限元分析

        1.1 試驗(yàn)過程和模擬邊界條件

        試驗(yàn)選用油缸上置電液伺服萬能試驗(yàn)機(jī),型號為RE-8100,最大載荷為1 000 kN。試驗(yàn)采用固定端約束,一端用螺栓固定在試驗(yàn)機(jī)上,另一端和試驗(yàn)機(jī)上臺坐接觸。試驗(yàn)進(jìn)行應(yīng)變、位移與試件的破壞形態(tài)三部分的測試,在試件被破壞后記錄試件的破壞特征及其極限載荷值。試驗(yàn)加載方式主要采用載荷控制,首先進(jìn)行預(yù)加載,當(dāng)測試系統(tǒng)上顯示載荷大小為1 kN時,此時默認(rèn)為初始狀態(tài),然后采用等速位移控制,加載速度為2 mm/min。用手動控制的方式,每加載20 kN記錄一次數(shù)據(jù)。當(dāng)出現(xiàn)載荷不變或者下降時,默認(rèn)構(gòu)件已經(jīng)破壞,此時計算機(jī)會自動記錄下最大載荷值。

        在進(jìn)行有限元分析的過程中,模型的邊界條件應(yīng)盡可能和試驗(yàn)的邊界條件一致,因此本文采用固接的邊界條件進(jìn)行模擬分析。由于板單元自身的特點(diǎn),僅需約束底面整個面的x、y、z方向的線位移即可實(shí)現(xiàn)完全固接,后續(xù)的數(shù)據(jù)對比分析也說明了模擬邊界條件的準(zhǔn)確性。

        1.2 有限元分析

        研究對象為一端軸向固定,一端完全固定的受壓構(gòu)件,截面為矩形截面。采用ANSYS14.5中的三維四節(jié)點(diǎn)(每個節(jié)點(diǎn)包六個自由度)的四邊形Shell單元。主要因?yàn)镾hell單元既能很好地模擬整體失穩(wěn)和局部失穩(wěn),又能用于進(jìn)行非線性屈曲分析。建模的方法是在ANSYS中直接建立整體模型。由于模擬的是方管柱,網(wǎng)格劃分的實(shí)現(xiàn)較為簡單,僅需確定合適的網(wǎng)格尺寸即可。因此在保證計算精度足夠的條件下,通過變化網(wǎng)格尺寸發(fā)現(xiàn)當(dāng)選擇柱寬度的1/10作為每一單元的尺度時可以獲得比較滿意的計算結(jié)果。表1和表2列出了所模擬的13種截面的幾何尺寸及材料特性,它們來源于已有方管試驗(yàn)研究和本文的試驗(yàn)研究[4-5]。

        表1 本文試驗(yàn)構(gòu)件幾何尺寸及材料特性

        表2 文獻(xiàn)[4]和文獻(xiàn)[5]試驗(yàn)構(gòu)件幾何尺寸及材料特性

        1.3 試驗(yàn)和數(shù)值分析

        在利用非線性屈曲分析求解構(gòu)件的極限承載力時,構(gòu)件幾何缺陷的影響不能忽略,在進(jìn)行非線性屈曲分析之前,先進(jìn)行特征值屈曲分析,然后取其一階變形圖作為非線性分析的初始缺陷。根據(jù)研究結(jié)果[6],選取構(gòu)件初始幾何缺陷最大值為L/1 000。

        在分析過程中材料屬性定義為理想彈塑性材料,分析過程采用弧長法。相關(guān)研究表明,構(gòu)件的長細(xì)比和寬厚比對構(gòu)件的極限承載力都有較大的影響。因此,在進(jìn)行有限元分析以及試驗(yàn)的過程中,要考慮構(gòu)件長細(xì)比和寬厚比兩個因素的影響。分析所得承載計算值與試驗(yàn)值的對比情況見表3。由表中可以看出,有限元分析所得極限承載力與試驗(yàn)結(jié)果吻合較好,除試件H-550-1外,其余計算結(jié)果與試驗(yàn)所得承載力之間的誤差均在±8%以內(nèi)。結(jié)果表明,采用L/1 000作為初始缺陷進(jìn)行薄壁方管的極限承載力計算以及用ANSYS模擬的過程是比較準(zhǔn)確的。

        表3 ANSYS計算結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果的對比

        圖1給出了試驗(yàn)中H-550-1破壞形式的照片與ANSYS模擬破壞形式照片對比。試驗(yàn)結(jié)果和模擬結(jié)果均為局部失穩(wěn)。

        圖1 試驗(yàn)中H-550-1破壞形式的照片與ANSYS模擬破壞形式照片對比

        圖2給出了試驗(yàn)中H-1000-1破壞形式的照片與ANSYS模擬破壞形式照片對比。試驗(yàn)結(jié)果和模擬結(jié)果均為整體失穩(wěn)。

        圖2 試驗(yàn)中H-1000-1破壞形式的照片與ANSYS模擬破壞形式照片對比

        2 有效寬度法和直接強(qiáng)度法計算短柱的極限承載力

        2.1 有效寬度法

        對于薄壁型鋼構(gòu)件的設(shè)計,我國主要是按照GB50018—2002《冷彎薄壁型鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)范》中的有效截面法。該方法在計算構(gòu)件的承載力時用有效截面代替原截面以折減剛度,來考慮局部屈曲對整體穩(wěn)定的影響。加筋板件、部分加筋板件和非加筋板件的有效寬厚比應(yīng)按式(1)-式(3)計算[7]。

        (1)

        (2)

        (3)

        圖3以板件的正則化寬厚比λn為橫坐標(biāo),以承載力試驗(yàn)值和理論值的比值p/(ae·fy)為縱坐標(biāo),畫出了有效寬度法設(shè)計計算曲線,并與試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了比較。

        圖3 試驗(yàn)結(jié)果與有效寬度法設(shè)計曲線對比

        2.2 直接強(qiáng)度法

        近年來,Schafer提出了一種新的計算軸壓薄壁桿件的計算方法——直接強(qiáng)度法(簡稱DSM),并且被納入了北美規(guī)范AISI S100-2007中。對于軸心受壓的方管,用直接強(qiáng)度法計算壓桿的局部屈曲極限載荷Pnl的公式為[9]:

        當(dāng)λ1≤0.776時,

        Pnl=Pne

        (8)

        當(dāng)λ1>0.776時,

        (9)

        Pne=φAfy

        (10)

        其中;Pcrl為彈性局部屈曲時桿件壓力,A為構(gòu)件的橫截面面積;fy為材料的彈性局部屈曲載荷;φ為壓桿的穩(wěn)定系數(shù)。

        圖4以板件的正則化長細(xì)比λc為橫坐標(biāo),以承載力試驗(yàn)值和理論值的比值p/(ae·fy)為縱坐標(biāo),畫出了有限寬度法設(shè)計計算曲線,并與試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了比較。

        圖4 試驗(yàn)結(jié)果與直接強(qiáng)度法設(shè)計曲線對比

        2.3 結(jié)果分析

        從圖3中可以看出,有效寬度法在計算軸心受壓立柱的極限載荷時,計算結(jié)果普遍低于試驗(yàn)值,結(jié)果相對趨于保守。從圖4中可以看出,有效寬度法的計算結(jié)果和試驗(yàn)值比較接近,而且在相同條件下直接強(qiáng)度法更加簡便適用,工作量明顯低于有效寬度法。

        3 結(jié)語

        1) 建立了立柱的有限元數(shù)值模型,可以準(zhǔn)確模擬方管的非線性材料力學(xué)性能、構(gòu)件的局部與整體幾何初始缺陷因素的影響。結(jié)果表明文中采用的有限元分析除試件H-550-1外,試驗(yàn)值與有限元模擬值相差在8%以內(nèi),說明該模擬是比較準(zhǔn)確的。

        2) 對于薄壁箱形截面有限寬度法的計算結(jié)果趨于保守,直接強(qiáng)度法的計算結(jié)果比較精確、簡便適用,且計算工作量低于有效寬度法,在計算箱形截面構(gòu)件承載力時更有優(yōu)勢。

        猜你喜歡
        方管薄壁屈曲
        分層多胞方管多角度載荷下結(jié)構(gòu)耐撞性分析
        北京汽車(2023年5期)2023-11-01 03:40:38
        側(cè)向局部爆炸下鋼質(zhì)方管損傷特性數(shù)值研究*
        爆破(2022年2期)2022-06-21 06:09:16
        壓電薄膜連接器脫離屈曲研究
        鈦合金耐壓殼在碰撞下的動力屈曲數(shù)值模擬
        磁流變液仿生薄壁吸能管及其耐撞性可控度的研究
        汽車工程(2021年12期)2021-03-08 02:34:06
        超小型薄壁線圈架注射模設(shè)計
        模具制造(2019年7期)2019-09-25 07:29:58
        加勁鋼板在荷載作用下的屈曲模式分析
        山西建筑(2019年10期)2019-04-01 10:55:34
        棱邊強(qiáng)化薄壁方管軸向壓潰吸能特性?
        汽車工程(2017年11期)2017-12-18 11:57:21
        一種薄壁件的加工工藝介紹
        冷彎厚壁方管殘余應(yīng)力沿截面分布規(guī)律的研究
        上海金屬(2014年4期)2014-12-15 10:40:46
        亚洲av无码国产精品色午夜字幕 | 蜜桃视频在线免费视频| 乱色欧美激惰| 中文无码人妻有码人妻中文字幕| 亚洲人成网线在线播放va蜜芽| 无码人妻丰满熟妇片毛片| 人妻无码AⅤ不卡中文字幕| 456亚洲人成在线播放网站| 久久AⅤ天堂Av无码AV| 蜜桃视频在线免费观看一区二区 | av狼人婷婷久久亚洲综合| 国产精品亚洲婷婷99久久精品 | 欧美国产激情18| 一本加勒比hezyo无码人妻| 日本韩无专砖码高清| 亚洲国产一区二区三区网| 91亚洲最新国语中文字幕| 91精品国产色综合久久| 国产亚洲日本精品无码| 精品国产av最大网站| 九九99久久精品在免费线18| 免费国产线观看免费观看| 国产精品久久久久久亚洲av| 国产午夜亚洲精品理论片不卡| 午夜亚洲精品视频网站| 99久久国产精品网站| 国产人成无码视频在线观看| 国产 国语对白 露脸| 四虎精品国产一区二区三区| 精品免费看国产一区二区白浆| 男人天堂亚洲天堂av| 成人片黄网站a毛片免费| 亚洲人成无码www久久久| 亚洲成AV人久久| 精品亚洲一区二区在线观看| 特黄 做受又硬又粗又大视频| 免费人成视频在线观看网站| 狠狠色欧美亚洲综合色黑a| 女同欲望一区二区三区| 婷婷伊人久久大香线蕉av| 色一情一乱一乱一区99av|