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隨著鋼材生產(chǎn)工藝的提高以及鋼結(jié)構(gòu)制作安裝水平的進(jìn)步，高強(qiáng)度鋼材已經(jīng)在日本、歐洲、美國(guó)、澳大利亞、中國(guó)等世界上多個(gè)國(guó)家的建筑和橋梁結(jié)構(gòu)中得到應(yīng)用，并取得了很好的效果由于高強(qiáng)度鋼材鋼結(jié)構(gòu)具有受力性能良好、結(jié)構(gòu)可靠性高、降低工程成本、降低能耗以及利于環(huán)境保護(hù)等多方面的顯著優(yōu)勢(shì)，因此高強(qiáng)度鋼材鋼結(jié)構(gòu)有十分廣闊的應(yīng)用前景。
目前關(guān)于高強(qiáng)度鋼材軸心受壓構(gòu)件局部穩(wěn)定受力性能的有限元分析研究還很少，仍處于初級(jí)階段。國(guó)外已有學(xué)者進(jìn)行了少量試驗(yàn)研究，其結(jié)果表明，對(duì)于高強(qiáng)度鋼材軸心受壓構(gòu)件，截面殘余應(yīng)力與鋼材屈服強(qiáng)度的比值比普通鋼材受壓構(gòu)件小得多，從而能夠提高受壓構(gòu)件的局部穩(wěn)定承載力。國(guó)內(nèi)僅對(duì)普通強(qiáng)度鋼材鋼構(gòu)件進(jìn)行研究，制定了相應(yīng)的設(shè)計(jì)方法和規(guī)定，對(duì)高強(qiáng)度鋼材僅對(duì)殘余應(yīng)力的分布進(jìn)行總結(jié)。
角鋼構(gòu)件是鋼結(jié)構(gòu)中常用的一種結(jié)構(gòu)桿件，我國(guó)傳統(tǒng)鋼結(jié)構(gòu)中角鋼鋼材一般為和近年來(lái)，我國(guó)電力、通信及建筑行業(yè)的發(fā)展要求角鋼鋼材提高強(qiáng)度，增大結(jié)構(gòu)承載力，減小總用鋼量，因此高強(qiáng)度熱軋等邊角鋼在鋼結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用逐漸增多。
隨著有限元理論和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，有限元分析已成為計(jì)算受壓構(gòu)件受力性能的一種準(zhǔn)確有效的方法，因此建立能夠準(zhǔn)確模擬構(gòu)件幾何初始缺陷和截面殘余應(yīng)力，從而能夠準(zhǔn)確分析計(jì)算高強(qiáng)度角鋼軸心受壓局部穩(wěn)定受力性能的有限元模型，對(duì)于高強(qiáng)度角鋼的研究具有重要意義。
本研究運(yùn)用通用有限元軟件建立有限元模型，對(duì)個(gè)高強(qiáng)度熱軋等邊角鋼軸心受壓構(gòu)件的局部穩(wěn)定受力性能進(jìn)行有限元分析，并與相應(yīng)的試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析，驗(yàn)證了有限元模型的準(zhǔn)確性。利用已驗(yàn)證的有限元模型，對(duì)高強(qiáng)度熱軋等邊角鋼軸心受壓構(gòu)件的局部穩(wěn)定受力性能進(jìn)行有限元參數(shù)分析，并與美國(guó)規(guī)范和歐洲規(guī)范的設(shè)計(jì)方法進(jìn)行對(duì)比。
本研究采用高強(qiáng)度熱軋等邊角鋼短柱軸心受壓試驗(yàn)的結(jié)果來(lái)驗(yàn)證有限元模型的正確性和可靠性。試驗(yàn)包括4種截面XYZ(繞弱軸方向)。每種截面2個(gè)試件，共76個(gè)試件。每個(gè)試件均有編號(hào)，如表所示，其中4為角鋼截面的代號(hào)3后的數(shù)字為角鋼型號(hào)，編號(hào)最后的數(shù)字為同一種截面中2個(gè)試件的序號(hào)。
所有有限元模型均采用單元建模。該單元可以支持非線性屈曲分析同時(shí)支持初始應(yīng)力的輸入單元有5個(gè)節(jié)點(diǎn)，每個(gè)節(jié)點(diǎn)有3個(gè)自由度：沿方向的位移和繞軸的轉(zhuǎn)動(dòng)，能用于線形、大轉(zhuǎn)動(dòng)和非線性變形的分析。
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