腐蚀后高强钢轴压构件承载力及结构失效概率研究

来源 :哈尔滨工业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:lzj668
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钢材作为一种重要的建筑材料被广泛应用于高层建筑、大跨结构以及工业厂房之中。腐蚀作为建筑用钢的主要灾害之一,如何对腐蚀后钢构件以及结构的剩余承载力及变形性能作以科学评价是腐蚀问题的研究重点之一。国内外主要开展了受腐蚀影响的不同屈服强度、截面形式的钢构件在各种工况下的受力及变形性能的试验研究,并在此过程中逐步细化了腐蚀程度的评价指标。但研究过于理想化,受腐蚀构件个体之间差异过大,试验结果往往具有不可再现性,也就失去了对工程实际的指导意义。本文探索了有限元模拟时有关于蚀坑形状、单元类型及尺寸、高强钢残余应力等相关参数的设置。同时,以高强H型钢柱为研究对象,以轴心受压作为研究工况,对钢构件的腐蚀评价指标、腐蚀后的轴压性能进行相关研究,并在此基础上建立了考虑随机蚀坑大小及分布、蚀坑间相互影响的数学模型,用概率分析的方法预测构件的承载力损失,并进行了程序设计及误差处理。进而,以实际结构中构件重要性以及安全储备差异为依据建立了蚀坑间失效准则相对关系的迭代公式,以此预测结构整体在不同腐蚀分布及腐蚀程度下的失效概率以及失效位置,内容如下:(1)进行有限元建模时的试件尺寸设计、单元类型、材料属性、蚀坑形状、单元尺寸、残余应力以及边界条件等的相关探索。确定影响试件轴压承载力及变形性能的主要影响因素以及得出初步变化规律。(2)控制变量建立不同的试验组,分析极限承载力以及变形能力随蚀坑深度、DOV、蚀坑分布位置的变化规律。(3)以模拟所得结论为依据用概率分析方法建立不同DOV下随机蚀坑分布以及随机蚀坑大小引起构件轴压承载力损失的概率分布模型,并用程序实现。(4)将工况发生频率作为权函数建立此构件在全工况下的承载力损失概率分布模型,通过迭代求解每个构件的失效标准相互关系,进而得到结构失效概率。
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