【摘 要】
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随着建筑业的快速发展,铝合金结构的应用愈加广泛,与此同时对铝合金材料的要求也随之提高。铝合金结构与钢结构在力学性能方面有很多的相似之处,具有轻质高强的性能,超强的耐腐蚀性、美观的外形、良好的可焊接性和可塑性等优点,但其在结构稳定和构件变形等方面的问题较为突出。在生活或施工过程中,往往会因为装饰、线路、管道等原因对铝合金结构开设孔洞,而开孔形式的不同会对铝合金结构的屈曲破坏模式及轴压力学性能产生不同
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随着建筑业的快速发展,铝合金结构的应用愈加广泛,与此同时对铝合金材料的要求也随之提高。铝合金结构与钢结构在力学性能方面有很多的相似之处,具有轻质高强的性能,超强的耐腐蚀性、美观的外形、良好的可焊接性和可塑性等优点,但其在结构稳定和构件变形等方面的问题较为突出。在生活或施工过程中,往往会因为装饰、线路、管道等原因对铝合金结构开设孔洞,而开孔形式的不同会对铝合金结构的屈曲破坏模式及轴压力学性能产生不同的影响,而目前国内外对铝合金构件的轴压稳定力学性能研究主要集中在实腹式截面构件,对于开孔高强铝合金轴压构件力学性能的研究相对而言较少,故有必要研究开孔高强铝合金构件的轴压稳定性能。由于H型截面在工程中应用较普遍,故本文选取开孔H型截面高强铝合金轴压构件作为研究对象,来研究分析其屈曲破坏模式及力学稳定性能。本文主要采用ABAQUS有限元数值模拟方法对开孔H型高强铝合金轴压构件的力学性能展开研究,对700 mm、1000 mm及1400 mm三种柱长的构件建立有限元模型,准确模拟出铝合金构件的屈曲破坏模式及极限承载力,通过数值模拟结果对比分析可知:孔洞存在会改变铝合金结构的屈曲失稳模式,降低构件的承载力;孔径增大会进一步削弱构件腹板刚度和构件的极限承载力;不同形式的孔洞对铝合金构件变形也有不同程度的影响,开椭圆孔与长方孔构件的变形程度明显大于圆孔与方孔构件,孔径增大也会加大构件的变形程度;总体来说,孔洞存在对铝合金构件屈曲模式及极限承载力产生影响,但随柱长增加,其影响逐渐减弱。在铝合金相关设计规范的基础上,再结合国内外关于铝合金构件承载力的计算方法,提出了本文铝合金开孔构件极限承载力的建议计算公式,并将本文建议公式得出的结果与模拟结果进行对比验证,两者结果基本吻合,得出本文应用于设计规范的计算公式安全可靠。图[28]表[11]参[54]
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