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高强铝合金整体与局部耦合稳定性能研究

吴海  
【摘要】:铝合金结构以其高强、轻质、耐腐蚀等优点被广泛应用于建筑结构领域。但由于铝合金材料弹性模量较低,构件的失稳问题显得尤为突出。本文对6082-T6型高强铝合金,系统的进行了轴心受压构件的试验与数值模拟研究,并提出了考虑局部屈曲影响的轴压构件计算公式。 通过26个材性拉伸试验确定了6082-T6型高强铝合金的材料参数,并采用Ramberg-Osgood模型对应力应变曲线进行了描述。进行了32根非焊接轴心受压构件的试验研究,试验构件均为两端铰支,包括17根H型截面和15根箱型截面构件,试验结果表明所有构件均以整体弯曲失稳为主,部分箱型截面构件在变形后期出现局部屈曲现象。 利用有限元软件ABAQUS对32根构件的轴压试验进行了数值模拟,并与试验结果进行了对比分析,对影响有限元计算结果的各项因素,包括网格尺寸、端板厚度、初弯曲大小和材料参数进行了分析。结果显示:本文的有限元模型可以精确地预测铝合金轴压构件的承载能力、破坏模式及变形性能;网格尺寸与端板厚度对数值模拟结果的影响可以忽略不计;构件的承载力随初始弯曲的增大而减小,当正则化长细比接近1.0时,初弯曲的影响最为显著;材料参数e和n对中、小长细比构件(26.33≤λ≤78.98)影响较为显著,对长细比较大构件(λ≥78.98)影响可以忽略不计。 利用有限元模型对考虑局部屈曲影响的轴心受压构件进行了大规模参数分析,参数分析中包括3种H型截面与4种箱型截面,共计119根构件,同时结合直接强度法与现行中国铝合金设计规范应用的Perry公式,提出考虑局部屈曲影响的轴压构件的计算公式,并与试验结果、大规模参数分析结果、美国、欧洲及中国铝合金设计规范进行了比较。结果显示:本文公式计算结果精度较高,且公式简单、可以考虑板件之间的相互作用,并能与中国铝合金规范结合,便于实际应用。


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