大径厚比薄壁圆钢管受弯性能研究

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风电产业持续在全球范围内迅猛发展,装机量的增长是的薄壁圆形风力发电机塔筒受到越来越多的关注。风力发电机塔筒在使用过程中以承受侧向风荷载和地震作用为主,竖向荷载所占比重较小,此时塔筒将主要承受弯矩的作用。通常建筑结构中采用的圆钢管径厚比远小于风力发电机塔筒的径厚比,到目前为止,关于大径厚比薄壁塔筒受弯性能的研究较少,有必要对此类构件的受力机理进行系统的分析。论文主要完成以下工作:(1)进行了8个薄壁圆钢管受弯的试验,钢管的径厚比从75到150。研究了受弯薄壁钢管的破坏模式、极限抗弯承载力、变形能力、延性和转动能力。试验结果表明试件的破坏模式与径厚比有关。随着跨中挠度的增加,局部屈曲变形在该区域集中扩展。大径厚比薄壁圆钢管后期的承载力随着变形的增加迅速降低,延性较差。(2)利用ABAQUS有限元软件建立了大径厚比薄壁受弯钢管的有限元模型,有限元模型考虑了材料非线性、几何非线性、整体初始几何缺陷和局部初始几何缺陷的影响,试验结果和有限元分析结果进行对比,验证并修正理论分析模型。(3)进行了大径厚比薄壁钢管受弯力学性能的参数分析,分析了钢材屈服强度、归一化径厚比、钢管初始几何缺陷等参数对构件受弯性能的影响。分析结果表明:大径厚比薄壁钢管对初始几何缺陷较为敏感。介绍了国外典型规范关于大径厚比圆钢管抗弯承载力的计算方法,并用本文及他人试验结果和规范计算结果进行对比。
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