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为什么说不锈钢是理想的建筑金属材料

来源:亚游国际ag钢业 日期:2020-07-03 17:25:53 人气:18

  不锈钢材料具有良好的耐腐蚀性、耐久性以及良好的材料力学性能,是一种理想的建筑金属材料,但是我国目前尚没有相应的结构设计规范,严重制约了这种新型材料的推广。不锈钢材料是一种典型的非线性材料,其受力性能与普通钢材相比具有很大差异,因此不能直接套用钢结构设计规范。浙江亚游国际ag钢业有限公司采用理论分析、试验研究与有限元计算相结合的方式对焊接不锈钢梁的强度、变形性能、整体稳定性能以及轴心受压板件的局部屈曲进行了较为系统的研究,并基于研究成果提出了焊接不锈钢梁的建议设计方法。亚游国际ag钢业研究的主要结论如下:


(1)基于有限元分析,本文研究了不锈钢材料系数、构件的几何尺寸以及荷载作用类型等主要因素对焊接不锈钢梁非线性变形性能的影响。由于不锈钢材料非线性的影响,构件在承受较大荷载作用时,其变形已经呈现非线性特征,不能够按照弹性理论计算。


(2)根据有限元分析结果,给出了不锈钢材料调整系数的计算方法,通过不锈钢材料调整系数控制构件的残余变形不超过梁长的1/1000。同时考虑不锈钢的材料分项系数取1.15,取不锈钢材料调整系数小于1/1.15应用于焊接不锈钢梁抗弯强度的设计,既能够满足强度要求,又能够有效控制残余变形,从而可以按照弹性方法计算构件变形。


(3)控制构件残余变形的方法显然不能够充分利用材料,为了充分利用材料,需要给出超过弹性阶段后构件挠度的计算方法。首先用理论推导了荷载-挠度的计算公式,然后根据参数化有限元分析结果,对公式中的参数进行非线性拟合,从而给出了焊接不锈钢梁荷载-挠度全曲线的计算方法。


(4)对焊接不锈钢工字形截面受弯构件的整体稳定性能进行了试验研究,试验结果表明,所有试件均发生了整体失稳破坏,卸载后的残余变形呈现正弦波曲线形状;同时对试验结果进行了有限元模拟,结果表明,通过合理建模的有限元分析能够准确的预测试件的整体稳定承载力,有限元计算得到的荷载-变形曲线与试验过程吻合良好,从而有效验证了有限元分析模型的合理性和适用性,为后面的进一步研究奠定基础。


(5)分析了焊接不锈钢梁的整体稳定性能,通过有限元计算研究了材料系数、构件截面尺寸、边界条件、荷载形式及作用位置对焊接不锈钢梁整体稳定性的影响。提出了焊接不锈钢梁整体稳定系数的计算公式,并通过与有限元分结果和国外规范的比较,证明了该公式的准确性。该公式的思路与我国钢结构设计规范相关公式的思路相似,便于被广大工程技术人员接受和应用。


(6)对不锈钢轴心受压构件的局部稳定性能进行了研究,通过对国内外不锈钢轴心受压短柱试验进行有限元模拟,证明了有限元分析的合理性和适用性。对材料属性、初始缺陷以及板件之间的约束作用等因素进行了参数化分析,并基于分析结果,提出了不同约束条件下不锈钢受压板件的宽厚比限值。该限值的提出思路与我国钢结构设计规范类型,便于应用。


  浙江亚游国际ag钢业有限公司对焊接不锈钢受弯构件的抗弯强度、变形、整体稳定等基础问题进行了较为系统的研究,还进行了部分板件局部稳定性能的探讨,给出了可供《不锈钢结构技术规程》参考的实用设计计算建议。但是在不锈钢受弯构件的研究中仍然有许多问题值得进一步探讨:


(1)本课题只研究了焊接不锈钢梁,对于轧制不锈钢梁,截面残余应力的影响会变小,其强度、变形及稳定性能则需要另外进行研究。


(2)本课题对焊接不锈钢工字形截面梁的整体稳定性能进行了试验研究和有限元分析,对于其他截面形式的梁(如槽型截面)还需要进一步进行研究。


(3)本课题只对不锈钢受压板件的局部稳定进行了研究,对于不锈钢构件的局部稳定性能还需要进一步深入研究。


(4)不锈钢受弯构件的整体失稳与局部失稳之间存在相互影响,其稳定性、变形和强度之间也有相互的影响,这些问题还需要做更多的基础研究。



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