Q420高强等边角钢轴心受压构件稳定承载力研究

论文摘要

本文对不同长细比、宽厚比的七组Q420高强角钢柱进行了轴心受压试验研究,分析了高强等边角钢轴心受压构件的整体稳定性能和极限承载力。考虑了构件的材性参数、初始缺陷、残余应力等因素,依靠ANSYS有限元软件平台对Q420高强等边角钢轴心受压构件的稳定承载力进行了数值模拟计算,通过变化参数研究了宽厚比、残余应力、初弯曲等因素对高强角钢构件稳定承载性能的影响。依据相关规范计算了Q420高强等边角钢受压构件的整体稳定承载力,并与本文试验结果进行对比分析,发现《钢结构设计规范》（GB50017-2003）的计算结果低于试验值,说明规范公式偏于保守;而由美国规范ASCE10-97计算的极限承载力与试验结果较为接近,建议作为计算参考。基于建立的数值计算模型,根据数值计算结果,拟合出一条适用于Q420高强角钢构件的φ-λ柱子曲线和公式,并经试验结果验证了拟合公式的可靠性,可供工程实际参考。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 本文研究出发点
• 1.2 高强钢构件的研究情况
• 1.2.1 国内高强钢构件的研究现状
• 1.2.2 国外高强钢构件研究现状
• 1.3 相关规范关于高强角钢的设计规定
• 1.3.1 《钢结构设计规范》
• 1.3.2 《架空送电线路杆塔结构设计技术规定》
• 1.3.3 《美国单角钢构件设计规程》
• 1.3.4 《美国输电铁塔设计导则》
• 1.4 本文研究方法、意义
• 2 Q420 高强角钢轴心受压承载力试验
• 2.1 试验目的
• 2.2 材性试验
• 2.3 试验设计
• 2.3.1 试件情况
• 2.3.2 试验装置和步骤
• 2.4 试验测试
• 2.4.1 应变、位移测定
• 2.4.2 初始缺陷测量
• 2.4.3 加载方案
• 2.5 试验现象分析
• 2.6 试验结果
• 2.6.1 角钢试件的实际计算长度
• 2.6.2 试验结果与各个规范计算结果的比较
• 2.7 本章小结
• 3 轴心受压高强角钢的有限元分析
• 3.1 ANSYS分析概述
• 3.2 有限元模型
• 3.2.1 基本参数选取
• 3.2.2 分析模型建立
• 3.2.3 网格划分
• 3.2.4 求解器
• 3.2.5 非线性分析
• 3.2.6 后处理
• 3.3 有限元分析结果及与试验比较
• 3.3.1 有限元变形图与试验变形图比较
• 3.3.2 有限元计算承载力与试验值比较
• 3.4 残余应力的影响
• 3.5 有限元分析小结
• 4 Q420 高强角钢稳定性能的参数分析
• 4.1 参数分析的目的
• 4.2 基本材性数据选取
• 4.3 高强角钢参数分析结果
• 4.3.1 参数计算结果
• 4.3.2 长细比、宽厚比的影响
• 4.3.3 初始缺陷的影响
• 4.4 φ-λ柱子曲线及回归计算公式
• 4.4.1 研究出发点及方法
• 4.4.2 φ 值选取理念
• 4.4.3 φ-λ柱子曲线的拟合
• 4.4.4 建议公式与试验结果的比较
• 4.5 本章小结
• 5 结论与展望
• 5.1 结论
• 5.2 研究局限与展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录