冷弯薄壁槽钢柱的卷边研究

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冷弯薄壁槽钢柱的板件宽厚比较大,在受压状态下容易发生局部屈曲而降低构件的整体稳定性。将构件的翼缘自由边弯折一次形成简单卷边可以增强板件的局部稳定性能,为了提高卷边刚度,防止卷边自身发生局部屈曲使构件稳定性能变差,可以将简单卷边多次弯折形成复杂卷边,从而有效地改善构件的稳定性能。卷边的出现,引入一种新的屈曲模式—畸变屈曲。国内外学者对简单卷边构件已经进行了深入的研究分析,但是畸变屈曲的研究仍有待于进一步的探讨。复杂卷边构件的研究在我国处于起步阶段,主要研究方向集中在构件的弹性工作阶段分析,对构件进入弹塑性工作阶段的研究相对比较少。为了研究卷边对冷弯薄壁槽钢轴压柱屈曲性能的影响,本文选取简单卷边、向内复杂卷边和向外复杂卷边槽钢柱进行有限元模拟,建立了基于小变形理论的弹性屈曲模型,和考虑初始几何缺陷、几何非线性和材料非线性的弹塑性工作阶段的模型。发现当构件发生局部屈曲时,卷边的加劲效果由高到低依次为向外复杂卷边、向内复杂卷边和简单卷边;当构件发生畸变屈曲时,卷边的加劲效果由高到低依次为简单卷边、向内复杂卷边和向外复杂卷边。同时,本文分析了翼缘宽度、腹板高度和壁厚等参数对带有不同卷边构件的稳定性能的影响,其中壁厚是对构件屈曲性能影响最大的参数,壁厚变化可以显著地改变构件的屈曲应力,使得屈曲模式发生改变。当构件截面其它尺寸不变时,增加壁厚可以提高构件的稳定性能;增加翼缘宽度或腹板高度使构件的稳定性能变差。本文最后通过有限条法分析构件屈曲半波长对屈曲性能的影响。发现构件发生畸变屈曲时,屈曲应力与屈曲半波长随不同卷边形式的变化规律相似;构件发生局部屈曲时,屈曲应力与屈曲半波长随不同卷边形式的变化规律相反。
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