随机点蚀H形截面高强钢柱轴压性能研究

作     者：程皓 

作者单位：哈尔滨工业大学 

学位级别：硕士

导师姓名：邵永松

授予年度：2022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：Q690高强钢柱 随机点蚀 有限元分析 神经网络 轴压性能 

摘      要：在我国进入新基建时代以来,高强钢结构开始广泛应用于工程建筑结构中。高强钢相比于普通钢材,具有更高的屈服强度和抗拉强度。在日常生活中,钢结构建筑会受到腐蚀作用使得其自身发生破坏,腐蚀已严重影响到钢结构的安全性和可靠性。据统计我国每年锈蚀的钢铁将近一亿吨。钢结构的腐蚀通常以点蚀的形式存在,点蚀使得钢结构的受力性能急剧退化,严重威胁到钢结构的稳定。在自然环境下,点蚀的生成具有随机性,包括蚀坑分布、蚀坑形状、蚀坑大小等,造成了钢结构表面的不均匀性。不同的蚀坑形状、蚀坑位置、蚀坑深度对钢结构的受力性能均产生巨大影响。本文针对随机点蚀H形截面Q690高强钢柱轴压性能开展系统地研究,主要完成了以下几个方面工作:(1)基于ANSYS有限元软件提出了随机点蚀H形截面Q690高强钢柱的有限元建模方法。分别建立Q690轴心受压焊接H形截面高强钢柱模型及带有均匀分布蚀坑的钢板模型,与文献的试验结果进行对比分析,从破坏模式、荷载-位移曲线以及构件承载力等方面验证了模型的正确性,并利用此建模方法研究随机点蚀H形截面高强钢柱极限承载力的劣化规律。(2)建立随机点蚀H形截面Q690高强钢柱轴压下有限元模型,完成162个算例的参数分析,研究腐蚀体积损失(DOV)、最大蚀坑深度,点蚀密集程度(DOP)和蚀坑位置对构件轴压极限承载力的影响规律。(3)完成了728个随机点蚀H形截面Q690高强钢柱轴压下有限元模型的建立,将模型的截面尺寸、长细比、蚀坑位置、蚀坑深度、腐蚀体积损失及极限承载力数据进行汇总,形成人工神经网络训练用的数据库,搭建应用于轴压H形截面Q690高强钢柱极限承载力预测的神经网络。围绕神经网络进行软件开发,得到一个应用于随机点蚀H形截面Q690高强钢柱极限承载力预测的应用软件。