【摘 要】
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对于钢管结构来说,因其轻质、承载能力高、延性好等特点,在土木工程、航空航天、机械工程等诸多领域广泛应用。但在钢管制造过程中,由于加工工序不当、施工操作不合理等原因会给钢管结构带来各种缺陷,其中最普遍的为裂纹缺陷。对于含裂纹缺陷的钢管结构的研究,目前国内外研究的相对较少,随着空钢管逐渐在建筑行业得到应用与发展,因此研究含裂纹缺陷的钢管短柱力学性能具有显著的工程价值。基于此,本文对含裂纹缺陷短柱的轴压
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对于钢管结构来说,因其轻质、承载能力高、延性好等特点,在土木工程、航空航天、机械工程等诸多领域广泛应用。但在钢管制造过程中,由于加工工序不当、施工操作不合理等原因会给钢管结构带来各种缺陷,其中最普遍的为裂纹缺陷。对于含裂纹缺陷的钢管结构的研究,目前国内外研究的相对较少,随着空钢管逐渐在建筑行业得到应用与发展,因此研究含裂纹缺陷的钢管短柱力学性能具有显著的工程价值。基于此,本文对含裂纹缺陷短柱的轴压力学性能做了以下研究:1.试验部分:在裂纹长度相同情况下,引入壁厚、裂纹相对长度、裂纹数量、裂纹间距比参数,完成了111个含裂纹缺陷的方钢管短柱轴压试验;在裂纹长度不相同情况下,引入裂纹长度比、壁厚、裂纹数量、裂纹间距参数,完成了111个含裂纹缺陷的圆钢管短柱轴压试验。主要探讨了试件破坏形态,荷载-应变曲线、荷载-位移曲线,分析了试件极限承载力、初始刚度、延性系数在各个参数下的特性。试验结果表明:裂纹缺陷会影响钢管短柱的破坏模式。在各个参数中,壁厚对试件的极限承载力影响最大,钢管短柱的极限承载力随着裂纹长度增大而下降,随着裂纹间距增加先下降再上升,即裂纹间距存在极值点使试件的极限承载力最低。随着裂纹长度的增加,钢管短柱的初始刚度会下降,方钢管短柱的初始刚度会随着壁厚增大而增大,随着裂纹数量的增多而下降,圆钢管短柱的初始刚度会随着裂纹间距的增大而减小。裂纹缺陷对方钢管和圆钢管试件的延性系数影响规律不同,圆钢管延性系数大于方钢管延性系数。2.数值分析:利用有限元软件ABAQUS对含裂纹缺陷的钢管短柱进行数值模拟分析,其数值分析所得力学特性结果与试验结果较为吻合。在此基础上,着重分析了裂纹间距比、裂纹数量对方钢管极限承载力以及裂纹长度比、裂纹间距、裂纹数量对圆钢管短柱极限承载力的影响。3.根据试验结果,通过软件origin回归分析,分别拟合出含裂纹缺陷方钢管短柱和圆钢管短柱轴压极限承载力计算公式。通过公式计算的结果与试验及有限元分析结果验证,吻合较好,公式较为合理。
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