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岩土研究院

焊接工字形影响参数分析

294 2021-07-06 16:50:23

利用已验证的有限元模型,对焊接工字形轴心受压构件的局部稳定受力性能进行参数分析,研究板件宽厚比、板件长宽比、板件厚度、钢材屈服强度、局部几何初始缺陷、残余压应力值以及板件间相互约束作用的影响。在进行有限元参数分析时,所有试件的有限元模型均以标准组试件的有限元模型为基准,只变化其中要研究的参数;试件模型的建模、端部约束条件和数值计算过程均保持不变。

33 个标准组试件的截面形式和截面尺寸如图4-15 和表4-23 所示。

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工字形试件翼缘、腹板厚度分别为 14mm、10mm,均为工程中常用的厚度;腹板的宽厚比取 20、40、60,翼缘宽厚比范围为5~35,涵盖了工程常用范围。工字形试件长度取翼缘外伸宽度1.2 倍和腹板净高 1.2 倍中的较大值,使得试件有足够的长度发生局部屈曲,且翼缘、腹板的局部屈曲模态均为1个半弦波。

钢材的材料本构模型采用 von Mises 屈服准则,材料的应力- 应变关系采用如图1-33(a)所示的本构模型,标准材料属性数据如表1-8 所示。

对于标准组试件有限元模型的局部几何初始缺陷,采用特征屈曲分析中第一阶局部屈曲模态,幅值参照我国《钢结构工程施工质量验收规范》GB 50205—2001中的规定∶焊接工字形截面试件经加工矫正后翼缘的允许偏差 B/100、腹板的允许偏差 h0/200。有限元模型中,局部几何初始缺陷的输入过程与 4.2.3 节所述内容相同。

残余应力分布模型和数值均采用第 2 章提出的适用于各种强度等级钢材的残余应力分布模型和残余应力值计算方法。

试件均采用 SHELL181 单元建模,端板均采用 SOLID95 单元建模,建模过程、网格划分、约束施加均与 4.2.3 节所述内容相同。有限元模型的计算结果包括试件的翼缘、腹板局部屈曲承载力和翼缘、腹板局部屈曲后极限承载力。