论文部分内容阅读
铝合金具有质量轻、强度高、耐腐蚀、可塑性好等优点,已经得到国内外广泛的应用,但由于铝合金的熔点较低,在高温下强度和弹性模量下降较快,故其高温下稳定性能不能得到有效保证。本文对6082-T6铝合金柱在高温下的轴压和偏压稳定性能进行了试验和相应的数值模拟研究,提出了高温下轴压和偏压稳定计算公式,并且对拟合公式、中国规范《铝合金结构设计规范》和欧洲规范Eurocode9中关于轴压和偏压稳定设计方法进行对比,结果表明本文拟合公式较中规和欧规更加可靠和准确,可以为以后的工程实践应用提供参考。本文对高温下铝合金构件稳定性能的具体研究内容如下:(1)高温下铝合金轴压和压弯构件试验研究本文共进行了40根H型截面6082-T6铝合金构件的高温受压试验,其中包括10根轴压试验和30根偏压试验。试验设置了5个温度点,分别是20℃、100℃、200℃、300℃和400℃,偏压试件全部绕强轴偏压,偏心距e=10mm、20mm和30mm。试验的结果表明:所有温度环境下的轴压试件均发生绕弱轴的整体弯曲失稳,所有偏压构件均发生弯扭失稳。(2)高温下铝合金轴压和压弯构件数值模拟研究采用有限元软件ABAQUS进行建模,创建了高温下铝合金构件的精细化有限元模型,将试验与有限元模型的结果进行对比,发现有限元模型可以对试验构件的承载力、变形和破坏模式进行准确预测,从而验证了有限元模型的准确性。分析了初弯曲、网格尺寸和端板厚度对有限元模型结果的影响,结果表明端板厚度和网格尺寸对有限元结果影响可以忽略。(3)高温下铝合金轴压和压弯构件稳定设计方法的研究对于高温下的轴压构件,本文通过扩大参数分析,对不同截面尺寸的铝合金柱共765个有限元模型进行计算,得到了不同温度下的铝合金柱的轴压稳定系数,将轴压试验结果代入本文拟合公式、中国规范和欧规中进行对比,发现拟合公式能更精确的预测试验结果。对于高温下偏压构件,提出了高温下弯扭稳定计算公式,通过扩大参数分析验证了计算公式的可靠性,将试验结果代入本文拟合公式、中国规范和欧规中进行对比,发现欧规的计算偏于保守,拟合公式的计算结果更加精确。