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压弯钢构件在循环荷载作用下的非线性弯扭相关屈曲

胡兆同

  钢结构良好的抗震性能使其在工程上,尤其是高层和超高层建筑结构中得到广泛的应用。但是在强烈地震作用下仍有钢结构局部破坏,甚至倒塌的事件发生,其主要原因是对钢结构在地震荷载作用下的破坏机理认识不足,现行设计规范和技术措施还不能完全防止地震破坏。因此,对钢构件在低周循环荷载作用下的破坏机理开展研究,并提出抗震设计对策,具有重要的理论意义和实用价值。因为试验研究耗资巨大,且由于试件数量一般较少很难得出普遍性的规律,所以建立数值模型进行计算分析成为各国学者研究的主要方向。进行数值计算分析,首先需要建立一种较精确的数值计算模型和材料本构关系。本文根据非线性有限元的基本理论,采用基于修正的拉格朗日法描述的八节点超参数壳体单元,考虑几何非线性和材料非线性,推导建立了双重非线性有限元方程,结合混合强化本构关系,编制了非线性有限元计算程序。并利用国内外有关文献中的结果,对计算方法及程序的正确性进行了验证。本文首先对H形截面偏心受压构件的滞回性能进行计算分析。根据计算结果,分析了循环荷载作用下构件宽厚比、高厚比、轴压比和长细比对偏心受压构件平面外滞回特性的影响规律。随后,对H形截面压弯构件在循环荷载作用下的弹塑性弯扭屈曲进行了系统的分析计算,获得大量压弯构件在循环荷载作用下的荷载—变形滞回曲线,以及构件宽厚比、高厚比、轴压比和长细比对压弯构件弯扭屈曲的影响规律,并提出了在不同地震烈度下,压弯构件在循环荷载作用下保持整体稳定,满足延性要求、具有较高屈曲后强度的构件宽厚比、高厚比、轴压比和长细比限值。本文所获得的研究结论对现行规范有关抗震内容的修订具有重要的参考价值;填补了压弯钢构件在循环荷载作用下非线性弯扭相关屈曲性能研究的不足。……   
[关键词]:循环荷载;混合强化;弯扭屈曲;非线性有限元;抗震设计
[文献类型]:博士论文
[文献出处]:西安建筑科技大学2001年
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