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点蚀损伤Q690焊接工字形钢柱轴压局部稳定与屈曲后强度

点蚀损伤Q690焊接工字形钢柱轴压局部稳定与屈曲后强度

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作者：杨旺旺哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

如今,应用钢结构的技术日益精进,高强钢已是耳熟能详的热门材料,在国内外已被广泛的利用于工程实践中。高强钢对比于普通钢材,具有更加优越的性能:高屈服强度和高抗拉强度。钢材在服役期间会面临腐蚀这个不可避免的危害,影响钢结构的发... 详细信息

如今,应用钢结构的技术日益精进,高强钢已是耳熟能详的热门材料,在国内外已被广泛的利用于工程实践中。高强钢对比于普通钢材,具有更加优越的性能:高屈服强度和高抗拉强度。钢材在服役期间会面临腐蚀这个不可避免的危害,影响钢结构的发展应用。由于钢材自身的物理化学特性,使它在使用环境中很容易和其他的侵蚀介质发生腐蚀反应,结构表面受到损伤,从而导致钢结构遭到削弱。腐蚀作用会严重危害钢结构,缩短其使用寿命。学者们对于腐蚀的研究一般情况下会将腐蚀按形貌分类,对于均匀腐蚀学者研究较多,均匀腐蚀与均匀减薄类似,将腐蚀简化为截面的均匀减薄;相对于均匀腐蚀,实际工程应用中不均匀腐蚀情形更加常见,对它的分析也会更加复杂。点蚀损伤是不均匀腐蚀中常见的一种类型。因此,针对点蚀损伤下高强钢承载力的研究十分有必要。本文利用ABAQUS有限元分析计算软件研究了点蚀损伤后轴心受压Q690焊接工字形钢柱局部失稳破坏模态以及其局部屈曲后强度,并提出了建议计算公式。本文主要完成了以下几个方面工作:(1)利用本论文建模方法建立模型与文献中轴心受压焊接工字形钢柱试验分析结果进行对比,从破坏模式以及构件承载力两个方面对比证实模型建立的正确性。建立点蚀损伤后轴心受压Q690焊接工字形钢柱有限元模型,用以研究该类构件的局部稳定性能。同时也比较分析不同单元类型以及分布构件表面的蚀坑形状对焊接工字形钢柱发生局部屈曲后强度的影响。(2)完成156个有限元算例的分析,对腐蚀程度变化的轴心受压Q690焊接工字形钢柱局部稳定性能进行有限元参数化分析,研究点蚀密集程度、蚀坑深度和体积损失率对焊接工字形钢柱模型试件局部屈曲后强度的影响规律。结果表明随着体积损失率的增加,构件的局部屈曲后强度下降。并且对比了均匀减薄截面与点蚀损伤表征腐蚀方式对模型试件局部屈曲后强度的影响,结果表明在相同的体积损失率下,点蚀损伤对焊接工字形钢柱局部屈曲后强度的削弱作用更大。最后利用有限元计算结果拟合出点蚀损伤和均匀减薄截面Q690焊接工字形钢柱局部屈曲后强度折减计算公式。(3)完成418个点蚀损伤后不同截面参数变化的轴心受压焊接工字形截面钢柱的有限元算例,分别研究板件宽厚比变化、板件长宽比变化、板件初始几何缺陷幅值变化以及钢材的屈服强度参数发生改变对点蚀损伤后焊接工字形钢柱局部屈曲后强度的影响规律。(4)根据钢柱构件局部屈曲理论以及构件局部屈曲计算方法研究,结合有限元软件分析计算点蚀损伤后不同截面的轴心受压焊接工字形钢柱局部屈曲后强度的分析计算结果,提出了轴心受压焊接工字形钢柱在发生点蚀损伤后其局部屈曲后强度的建议计算公式。

关键词： Q690高强钢焊接工字形钢柱点蚀有限元局部屈曲后强度

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