矩形钢管弯扭构件的工作性能研究
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不断下降 ! 当扭矩比小于 / 抗弯承载力降低的 6时% 幅度较小 ! 当扭矩比大于 / 抗弯承载力随扭矩 6时% 比增大而降低的 幅 度 较 大 & 从 图 N 还 可 以 看 出 % 扭 矩比的变化对弯扭构件 , R & 关系曲线弹性阶段刚 度影响不大 % 随着扭矩比的增加 % 弯扭构件 , R &关 系曲线的延性逐渐降低 & "" 图 O 为加载路径 ( 下弯扭构件的典型 , R &关 系曲线 % 大致可分 3 个阶段 &
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第一作者 # 尧国皇 " 男 "5 1 0 /年5 5 月出生 " 博士 " 工程师 # Q 7 B , $ B & H * & @ * B ’ + C , H + & 7H + ’ !+ = : : 收稿日期 # . / / 0R/ 3R. 5
钢结构 ". / / 0 年第 1 期第 . 3 卷总第 5 5 5期"
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计算的基本参数为 ( .X/X 0 Y6 / /77X6 / /77X 构 0 Y 6 / /77X . / /77X 5 /77# 5 /77 和 .X/X 件长度 1Y5. / /77$ < > :" 加载路径 ( 然后保持扭矩 % 加载路径 ( 是先作用扭矩 %# 5 O
尧国皇 ! 等" 矩形钢管弯扭构件的工作性能研究
采用 有 限 元 法 分 析 结 构 # 首先需要对所研究的 结构进行离散化 $ 网格划分密度对有限元计算精度 非常重要 # 如果网格过于粗糙 # 计算结果精度降低甚 至导致严重的错误 % 如果划分的网格过密 # 将花费过 多的计算机机时 # 浪费计算机资源 # 因此在结构离散 化时应结合网格试验确定合理的网格密度 $ 单元网 格采用细分网格的网格试验方法 # 确定合适的网格 $ 在对矩形钢管弯扭构件荷载 R 变形关系进行计 算时 # 采用一端自 由 # 一 端 固 定 的 边 界 条 件# 在自由 端施加荷载 $ 计算时 # 由于构件是复合受力 # 分步骤 对构件施加荷载 # 先采用力加载方式 # 然后采用位移 加载方式 % 对于按比例施加弯矩和扭矩的情况 # 在同 一加载步采用力加载方式施加荷载 $ 荷载均在非固 定边界施加 # 并采用 增 量 迭 代 法 进 行 非 线 性 方 程 求 解$ ;" 计算结果与试验结果的比较 采用 以 上 有 限 元 计 算 模 型 # 可较为方便地计算 矩形钢管弯扭构件荷载 R 变形关系曲线 $ 图 5 给出 了有限元 计 算 的 矩 形 钢 管 弯 扭 构 件 典 型 的 破 坏 模 态# 可见 # 矩形钢管弯扭构件破坏模态表现为固定端 钢管发生局部屈曲 % 图 5 同时也给出了文献 & ’ 矩形 . 钢管弯扭构件的试验结果 # 由图 5 可见 # 本文计算的 破坏模态与试验结果是类似的 $ 为了 较 为 充 分 验 证 本 文 的 数 值 计 算 模 型 # 首先 对 文献 & 进行的矩形钢管 纯 弯 构 件 和 纯 扭 构 件 的 .’
提出 了 钢 管 弯 扭 构 件 承 载 力 的 实 用 结果的基础上 $ 简化计算方法 $ 该方 法 所 得 计 算 结 果 得 到 试 验 结 果 的验证 ) 本文的研究成果可为相关研究提供参考 ) !" 有限元计算模型 ’( 钢管钢材采用 V 8 VU; !软件 3 中提供的等向 弹塑性模型 $ 满足 2 & ’[ , ( # (屈 服 准 则 ) 这 种 模 型 多用于模拟金属材 料 的 弹 塑 性 性 能 + 用连接给定数 据点的一系列直线来平滑地逼近金属材料的应力 R 应变关系 ) 该模型采用任意多个点来逼近实际的材 料行为 $ 因此 $ 非常接近真实的材料行为 ) 钢材采用 四结点减 缩 积 分 格 式 的 壳 单 元 ! $ 为满足一定 ! 6 ]" 的计算精度 $ 在壳单元厚度方向 $ 采用 1 个积分点的 缺省值为 M 个积分 点 " ) 钢材 采用理 ! , 7 ( & ’ 积分 ! A 想弹塑性 模 型 $ 弹性阶段钢材弹性模量取. / NX
B R [RV% ER [R8% + R [R% , , , 计算 && 实测 % 图 ." 纯弯构件 ! ’% 关系计算曲线与试验曲线的对比
