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岩土研究院

钢材力学性能的影响

339 2021-07-06 10:47:36

首先研究钢材的强度等级对焊接截面轴压构件整体稳定承载力的影响。利用本章的有限元分析方法计算 240 个构件,其中包括 4 种不同强度等级钢材(235MPa、460MPa、 690MPa 以及 960MPa)、3 种截面类型(焊接工字形截面绕强轴及弱轴失稳、等边箱形截面)、20 种长细比(正则化长细比 λ。=0.3、0.4、……、2.2)。焊接工字形截面尺寸为 360mm ×280mm ×16mm ×12mm,箱形截面尺寸为 270mm ×12mm。

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从图 3-58 和表3-26 中可以看出,随着钢材强度等级的提高,轴压构件的整体稳定系数明显提高∶相比 235MPa 钢材构件,460MPa钢柱平均提高约 10%~18%,690MPa钢柱平均提高约15%~25%,960MPa平均提高约19% ~30%;在λ。=1.2 附近提高的幅度最大,最大提高幅度甚至接近 50%。这与上文得出的有关初始缺陷 (几何初始缺陷和截面残余应力)对高强度钢材轴压钢柱整体稳定承载力的影响显著减小的结论一致。

为研究钢材屈强比 Y/T 对不同强度等级钢材焊接截面轴压构件整体稳定性能的影响,采用有限元方法计算了 480 个构件,其中包括 4 种强度等级钢材 (235MPa、460MPa、 690MPa和960MPa)、3 种截面类型(焊接工字形截面绕强轴及弱轴失稳、等边箱形截面)、20种长细比(正则化长细比 λ。=0.3、0.4、……、2.2)以及 2 种材料本构关系(图1-33)。一种本构关系采用表1-8 的取值;另一种本构关系仅提高其中抗拉强度f到相应规范中规定的上限值,4 种钢材的上限值分别为 500MPa、72OMPa、940MPa和1150MPa,屈强比分别降低至 0.470、0.639、0.734 和 0.835。焊接工字形截面尺寸为 360mm×280mm ×16mm ×12mm,箱形截面尺寸为 270mm ×12mm。

计算结果如图 3-59~图 3-62 所示。对比结果表明,对有屈服平台的 235MPa和 460MPa钢材,屈强比变化并不影响构件稳定承载力;对于其他两种无屈服平台钢材,屈强比变化对长细比小的构件有影响,最大仅为 1. 3%。

为深入了解不同强度等级钢材轴压构件在整体失稳时临界截面的塑性发展程度,将上述计算的每个构件失稳时临界截面最大正应变数值汇总于图 3- 63。

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