考慮初始缺陷影響的腹板開孔冷彎C形薄壁鋼構(gòu)件極限承載力的研究.pdf

1、隨著冷彎薄壁型鋼的優(yōu)點不斷被人們認可，冷彎薄壁腹板開孔構(gòu)件的應用也日益廣泛。孔的存在導致薄膜應力的重新分布，影響構(gòu)件的屈曲特性和承載能力，使得無孔構(gòu)件的分析與設計公式不再適用于開孔構(gòu)件，因此有必要研究冷彎薄壁腹板開孔構(gòu)件。研究冷彎薄壁腹板開孔構(gòu)件的穩(wěn)定極限承載力，必須計及其初始缺陷的影響。作為初始缺陷之一的殘余應力，對構(gòu)件的整體穩(wěn)定性十分重要。對于腹板開孔構(gòu)件而言，殘余應力的存在對其穩(wěn)定極限承載力的影響要比無孔構(gòu)件更為復雜。但由于傳統(tǒng)測

2、量殘余應力的機械測量法存在諸多缺陷，人們很難得到其確切數(shù)值。因此，本文的重點之一就是從理論上探討冷彎殘余應力的大小及其在腹板開孔冷彎薄壁型鋼有限元模型當中的施加運用。 本文首先尋求理論上的突破，將冷彎加工過程分解成彎曲(加載)和回彈(卸載)兩個過程分別加以分析：利用塑性理論求得彎曲應力場的理論解，運用有限元分析軟件ANSYS對回彈過程進行模擬計算，得出回彈應力場；最后將兩個過程產(chǎn)生的應力場相疊加，得到冷彎成型殘余應力場。通過將理

3、論殘余應力場與國內(nèi)外冷彎成型鋼殘余應力的實測值進行分析比較，驗證了該方法的正確性。根據(jù)得到的冷彎殘余應力分布規(guī)律，本文假定了腹板開孔構(gòu)件截面的殘余應力分布模式，創(chuàng)建了能夠描述該冷彎殘余應力的ANSYS初應力文件，并在ANGYS屈曲分析中引入了該文件，得到了冷彎薄壁腹板開孔軸壓構(gòu)件在殘余應力和初彎曲綜合影響下的穩(wěn)定極限荷載。研究表明，該方法適用于模擬各種殘余應力分布情況。以三根腹板開孔冷彎C形薄壁鋼柱為研究對象，假定材料為理想彈塑性體，考