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冷作硬化成型后,钢材屈服强度会有显著提高。我国现行《冷弯薄壁型钢结构技术规范》(GB50018-2002)中考虑冷弯效应强度提高的设计公式,仅限于壁厚不超过6 mm的冷弯薄壁型钢,对于中厚壁情形则未能提出相应公式。然而,冷弯型钢作为经济型材,被越来越广泛地应用于工程实际中。随着其应用范围的不断扩大、生产工艺的提高和钢材材质、防腐涂料的改进,目前我国已能生产厚度大于6 mm的中厚壁冷弯型钢。但目前对于中厚壁冷弯型钢的研究却比较少见。
在冷成型过程中由于冷弯效应的影响将不可避免地产生冷弯残余应力,它将对构件的刚度和稳定性造成不利影响。文中综合多种文献中关于冷弯型钢的残余应力分布规律,建立了中厚壁冷弯型钢的残余应力模型。
论文以壁厚8~12 mm的冷弯方形管和矩形管为研究对象,运用大型有限元分析软件ANSYS,分别按是否考虑冷弯残余应力的影响对中厚壁冷弯方钢管短柱构件的轴压极限承载力进行了分析和计算,得出短柱构件的全截面屈服强度,并将这两种情况的结果进行比较,分析冷弯残余应力对中厚壁冷弯型钢强度的影响。
运用国内外现行相关规范中考虑冷弯效应的强度设计公式计算方钢管的全截面屈服强度,并将公式计算结果与有限元方法模拟的短柱强度计算结果做对比分析,然后对规范公式进行一定的修正,提出适用于中厚壁冷成型钢的强度设计公式。这为我国规范对壁厚限制进行修正提供了一定的依据。