随机锈蚀H型钢梁腹板承载力退化及概率分布特征研究

作     者：代博志 

作者单位：辽宁工程技术大学 

学位级别：硕士

导师姓名：赵中伟;赵炳震

授予年度：2023年

学科分类：08[工学] 081304[工学-建筑技术科学] 0813[工学-建筑学] 

主      题：H型钢梁腹板 随机点蚀 质量损失率 抗剪承载力 局部压应力 屈曲后强度 概率分布模型 

摘      要：H型钢梁已被广泛应用于高层建筑结构、海洋建筑结构及工业化结构中。然而,长期处于腐蚀环境下的钢结构工程最容易发生锈蚀,锈蚀能引起钢结构截面的减小,使钢材表面变得粗糙不规则,严重影响钢构件的强度及稳定性。在实际情况下,钢梁腹板的表面最容易发生点蚀。本文使用随机有限元的方法研究点蚀对钢梁腹板承载力的影响,考虑了质量损失率、几何参数以及锈蚀厚度、大小和位置等参数分析钢梁腹板承载力的退化规律,揭示了钢梁腹板承载力折减系数对锈蚀厚度概率分布模型的影响。在经过大量随机有限元的分析结果提出了预测钢梁残余承载力的解析方法,结果表明,该方法预测锈蚀H型钢梁腹板残余承载力具有较高的精度,为评估钢梁使用寿命及维护条件提供理论和方法。具体的研究内容如下:(1)揭示了随机点蚀对H型钢梁腹板抗剪承载力的影响,并验证了有限元模型的准确性。研究特定锈蚀厚度和随机锈蚀厚度对钢梁腹板抗剪承载力的影响,探讨了质量损失率与抗剪承载力之间的关系,提出了一种预测锈蚀钢梁残余抗剪承载力的理论方法,该方法对预测锈蚀H型钢梁的抗剪承载力具有较高的准确性。所提出的方法适用于正则化长细比λ小于1的钢梁。(2)研究了锈蚀对单向受压矩形简支板屈曲后强度的影响。通过理论分析与有限元结果对比,验证了有限元模型的可靠性。根据随机有限元的大量分析结果研究不同宽厚比b/t钢板的适用性,提出了预测锈蚀钢板屈曲后强度折减系数的概率分布模型理论计算公式。提出了锈蚀钢板等效厚度b/t的测定方法,研究结果为揭示锈蚀钢板的屈曲行为奠定了基础。(3)分析了随机锈蚀对H型钢梁腹板局部承载力的影响,探讨了特定锈蚀位置和随机锈蚀位置对钢梁腹板局部承载力的变化规律。通过随机有限元的大量分析结果,揭示了局部承载力折减系数随锈蚀厚度概率分布模型变化规律,提出了用于预测局部承载力折减系数上限和下限曲线的理论计算公式。所提出的方法可以准确预测随机锈蚀H型钢梁腹板局部承载力折减系数的随机概率分布模型。该论文有图90幅,表2个,参考文献60篇