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《同济大学》 2006年
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铝合金结构压弯构件稳定承载力研究

张铮  
【摘要】:铝合金作为一种新型建筑结构材料,能够适应现代工程结构向大跨和轻质发展以及承受恶劣条件的需要。目前国内铝合金结构的研究较为滞后,制约了铝合金结构的推广应用,对该结构的大力研究和相关规范的制订迫在眉睫。本文依托国家建设部《铝合金结构设计规范》编制项目,着重对铝合金结构压弯构件的平面内稳定承载力和平面外稳定承载力进行研究。 本文首先在试验研究的基础上确定了铝合金材料本构关系模型和有限元分析模型,然后在参数分析的基础上确定了计算压弯构件稳定承载力相关公式的基本形式及其中的各修正系数,最后提出了一系列可供指导设计的实用计算公式。本文的工作主要获得了以下研究成果: 1) 以长细比和荷载偏心率为主要参数,测试了19个H形截面铝合金挤压型材偏心受压试件的平面内和平面外稳定承载力,考察了铝合金压弯构件的各种屈曲形态以及各项参数对稳定承载力和变形性能的影响。 2) 铝合金压弯构件在平面内弯曲失稳或在平面外弯扭失稳时,采用解析方法可以得到实际构件稳定承载力的近似解,解析解与大量试验结果较为符合。 3) 采用Ansys软件进行铝合金压弯构件稳定承载力的数值计算,与本文试验结果的比较显示,有限元分析结果具有足够的精确性和可靠性,表明有限元分析模型可以满足本文的研究需要。 4) 对铝合金材料的几种本构关系模型进行了系统分析,与本文试验结果的比较显示,Ramberg-Osgood模型给出了较为吻合的计算承载力,模型中n的取值采用Steinhardt假设(即n=f_(0.2)/10)最为简单实用,可以满足铝合金结构研究的需要。此外,本文还改进了一种适合于铝合金结构构件分析的简单有效的合金类型划分法,即规定状态为T6的铝合金材料为弱硬化合金,状态为除T6以外的其它铝合金材料为强硬化合金。 5) 本文建议的铝合金压弯构件平面内和平面外稳定承载力设计时的实用计算公式均在形式上与我国钢结构设计规范保持一致,便于设计人员掌握。 6) 对铝合金压弯构件的平面内稳定承载力进行了数值分析,通过参数分析推算了修正系数η1,结果表明合金类型对稳定承载力的影响最大,修正系数η1需要对弱硬化合金和强硬化合金分别取值。本文建议η1对弱硬化合金取0.75、
【学位授予单位】:同济大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2006
【分类号】:TU395

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