薄壁钢管混凝土短柱轴压的有限元分析与研究

作     者：张义群 

作者单位：大连海洋大学 

学位级别：硕士

导师姓名：陈辅利;余报楚

授予年度：2015年

学科分类：08[工学] 081402[工学-结构工程] 081304[工学-建筑技术科学] 0813[工学-建筑学] 0814[工学-土木工程] 

主      题：薄壁钢管混凝土 ANSYS有限元 短柱轴压 极限承载力 

摘      要：钢管混凝土作为一种新型的组合结构,与现代施工技术工业化的要求相符合,作为承重柱越来越广泛地应用于高层及超高层建筑中。为防止因焊接造成层状撕裂,本文采用薄壁钢管替代厚壁钢管,更好地发挥了两种材料的优点。本文运用ANSYS有限元软件对薄壁圆形钢管混凝土短柱轴心受压性能进行了研究,在数值计算的基础上给出简单实用的薄壁钢管混凝土短柱轴心受压承载力的解析公式。本文主要包括以下几个方面工作:1.首先对结构单元类型的确定、材料本构关系的选取、网格划分密度、加强收敛的方法等问题进行了分析。分析表明ANSYS有限元模拟方法计算精度和准确性高,可以作为本文研究的基础方法。2.通过引用前人的试验数据,自行设计了部分构件,将ANSYS有限元模拟计算结果与引证材料进行对比。结果表明ANSYS有限元分析对于薄壁钢管混凝土短柱轴心受压承载力研究计算是可行性。3.通过ANSYS有限元模拟结果得出了核心混凝土承载力提高系数与构件约束效应系数之间的关系曲线,运用线性回归方法给出薄壁钢管混凝土短柱轴心受压承载力的计算公式。4.根据前人的试验数据对本文提出的薄壁钢管混凝土计算公式与国内外规程给出的公式进行了对比分析。结果表明本文提出的公式与我国规范公式的计算结果一致,并且略偏于安全;其他公式过于保守,精度较低。5.应用本文提出的公式对材料强度的匹配关系、径厚比值、尺寸效应等极限承载力因素进行了讨论,得出了一些有实际工程具有参考价值的结论。