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双重非线性q345e无缝钢管宽厚比的铰接

双重非线性q345e无缝钢管宽厚比的铰接

  • 所属:Q345D无缝钢管
  • 时间:2019-03-28 21:25:50
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双重非线性q345e无缝钢管宽厚比的铰接

对25根强度为460MPa长细比为20短柱局部屈曲进行了有限元分析,本文采用ANSYS考虑双重非线性。得出了局部屈曲极限承载力。此外,分析了宽厚比和q345e无缝钢管弯角部位半径对其局部屈曲承载力的影响,q345e无缝钢管并与焊接方形截面进行了对比。AbstractInthipaperANSYSisustoconsidthedoublnonlinearity.Thelocalbucklof25shortcolumnwithanultimstrengthof460MPaandaslenderratioof20isanalyzbyfinitelementmethod.Theultimbucklstrengthoflocalbucklisobtained.Inaddittheeffectofaspectratioandradiuofsquarsteeltubecorneronlocalbucklcapacaranalyzandcomparwiththatofweldsquarsection.?P键词:冷弯厚壁;q345e无缝钢管;局部屈曲;极限承载力 Keiwordcold-formthickwallsquarsteelpipelocalbucklultimbearcapac中图分类号:TU391文献标识码:A文章编号:1006-4311201818-0158-020引言 冷弯厚壁q345e无缝钢管具有生产工业化程度高、质量易保证、相同截面面积情况下回转半径大等优点。符合轴压构件对截面开展,双轴等稳,抗扭性好、整体稳定承载力高等要求[1-3]2017年中国钢铁产业链发展高峰论坛暨中联钢年会指出钢结构未来用料的发展方向是高强度和q345e无缝钢管[4]

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 日本已可生产出断面为100010002  q345e无缝钢管,此种截面的构件在高层建筑中应用广泛。设计中,为了使截面材料得到有效利用,板件宽厚比常常超过《钢结构设计规范》[5]GB50017-2003以下简称“03规范”规定的限值40而冷弯厚壁q345e无缝钢管生产过程中的冷弯效应使板件及弯角部位屈服强度均有不同程度的提高[6-10]这使得宽厚比限值进一步降低,构件更容易发生局部屈曲。由于q345e无缝钢管的板件处于四边支承状态,屈曲后强度很高;适当放宽板件宽厚比,利用屈曲后强度,可提高构件的承载力,达到节约钢材的目的[11-12]相较于焊接方形截面,冷弯q345e无缝钢管板件的实际宽度更小,理论上其局部屈曲承载力应更高;但是弯角部位对板件的约束作用不明确。所以,对高强冷弯厚壁q345e无缝钢管局部屈曲性能进行研究有重要意义。1有限元模型建立 考虑几何非线性和材料非线性,建立三维实体几何模型,划分网格生成有限元模型。然后进行特征值屈曲分析和非线性屈曲分析,得到考虑几何初始缺陷、冷弯硬化效应和冷弯残余应力影响的极限承载力。1.1单元类型选择 本文选取SOLID186高阶3维20节点实体单元建立模型。该单元具有二次位移,适用于模拟不规则网格。该单元每个节点具有xyz三个方向的平移自由度,并具有塑性、大变形和大应变能力。1.2模型基本参数与边界条件 模型采用vonMise屈服准则,相关流动法则,等向强化准则。弹性模量E=206kN/mm2切线模量Et=0.03E泊松比ν=0.3屈服强度取试验实测值。冷弯厚壁q345e无缝钢管截面如图1所示。构件两端设有刚性端板,为模拟实际工程中的铰接,令端板仅可以绕x轴转动。约束底部端板x轴方向中线的xy向自由度和端板中心的z向自由度;约束顶部端板x轴方向中线的xy向自由度。采用以位移控制的加载方式。构件截面参数如表1所示。1.3几何初始缺陷 模型同时考虑构件的整体初始缺陷和板件的初始缺陷。根据《结构用冷弯空心型钢尺寸、重量、外形及允许偏差》[13]GB/T6728-2002要求,构件整体初弯曲幅值取L/1000L为构件长度;板件初弯曲幅值取3b/1000b为截面边长。分别采用整体和局部的第一阶屈曲模态乘以相应的幅值对模型施加初始几何缺陷。1.4双重非线性 模型非线性分析采用弧长法,求解过程考虑双重非线性(材料非线性和几何非线性)ANSYS中通过采用双线性各向同性强化模型来实现材料非线性,通过打开几何大变形来实现几何非线性。2数值模拟结果及分析 本文对屈服强度为460MPa宽厚比B/T=37.543.755056.2562.5五种截面(根据“03规范”[5]Q345钢的宽厚比限值为40=28每种宽厚比分别取弯角半径为162024283225根构件局部屈曲进行了有限元模拟。局部屈曲极限承载力结果如表2所示。


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