论文部分内容阅读
铝合金材料作为一种新兴的建筑结构用材,相比较建筑结构常用的的钢材,具有诸多优点,如密度小、自重轻、耐腐蚀性好以及可挤压成型等。相比较钢材,铝合金材料单价较高,但是由于后期维护费用较低,近年来在大跨度空间结构中得到广泛应用。铝合金材料的弹性模量为70000Mp,约为普通钢材的1/3,对于铝合金构件,容易出现变形破坏和稳定破坏的问题。稳定问题中铝合金构件的主要破坏模式是整体稳定和局部稳定,因此对于铝合金压弯构件的整体稳定性和局部稳定性进行深入的研究十分有必要。目前,国内外对单层H型截面铝合金构件的整体稳定性和局部稳定性已经做了大量的研究,但是对于双层H型截面铝合金构件稳定性研究较少,因此有必要对双层H型截面铝合金构件的稳定性进行深入的研究,以期为工程实践提供依据。本文对材料牌号为6061-T6的H型截面铝合金构件进行抗弯试验研究以及压弯试验研究,通过材性试验确定了铝合金材料的本构关系模型,并利用有限元分析软件ABAQUS建立了有限元分析的模型,然后进行参数化分析,提出了适合双层H型截面铝合金压弯构件的稳定承载力的相关公式以及考虑螺栓滑移效应的双层H型截面了合金构件抗弯刚度计算公式。本文的主要研究成果如下:1)首先进行了6根材料牌号为6061-T6的H型截面铝合金材性构件的拉伸试验,获得了本文试验材料的应力-应变关系曲线以及其在Ramberg-Osgood本构关系模型中的各项重要参数。2)分别对两根单层构件和两根双层构件进行抗弯试验,分析两种构件破坏形式、极限荷载以及局部屈曲后承载力。双层构件延性较好,且局部屈曲承载力小于单层构件局部屈曲承载力的两倍。3)分别对两根单层构件和两根双层构件进行轴压试验研究,分析两种构件在轴压荷载下的破坏形态、失稳模式以及极限承载力,螺栓连接的双层构件的协同工作性能较好,螺栓之间的翼缘出现开裂现象,双层构件的轴压试验极限承载力较单层构件提高了78%。4)分别对四根单层构件和四根双层构件进行偏压试验研究,以荷载偏心率为主要参数,得出偏压荷载下,不同构件的平面外的稳定承载力,考察不同构件的失稳形式以及变形性能。5)利用有限元分析软件ABAQUS对所有构件进行建模分析,并与试验结果进行对比。结果表明有限元分析模型可以准确的预测H型截面铝合金构件的受力性能、稳定承载力以及变形特征。对影响双层H型截面铝合金构件稳定承载力的各项因素如腹板高厚比、翼缘宽厚比、边界尺寸、网格划分、端板厚度等进行了系统的分析,进行大量参数化分析。6)通过大量的参数化分析得出考虑螺栓滑移效应的双层构件抗弯刚度计算公式以及双层构件抗弯承载力计算公式;推出了双层构件稳定承载力计算公式中的修正系数1η,建议对双层构件的1η值取0.3,此时试验结果、数值模拟结果以及相关公式的计算结果较为吻合。