不銹鋼冷彎薄壁方型鋼殘余應力及其對結構極限承載力的影響分析.pdf

1、結構分析的精度取決于描述材料力學性能和構件初始缺陷的相關參數(shù)輸入。冷彎薄壁型鋼在生產(chǎn)過程中會產(chǎn)生顯著的殘余應力和材料的應變硬化,其大小和分布與其生產(chǎn)過程密切相關,對冷彎鋼結構極限承載力有著顯著的影響。雖然已有冷軋型鋼、冷彎槽鋼和冷彎圓形鋼管的殘余應力理論模型,目前還沒有冷彎不銹鋼方型鋼殘余應力和等效塑性應變的理論模型。本文通過模擬冷彎方型鋼的生產(chǎn)過程,建立了一個理論模型計算不銹鋼冷彎薄壁方型鋼各冷彎階段板內(nèi)殘余應力和等效塑性應變,并應用

2、理論模型研究不銹鋼冷彎方型鋼柱軸壓極限承載力及冷彎效應對軸壓極限承載力的影響,結果與各國規(guī)范進行了比較。本文的主要研究工作和結論包括:
　　 (一)基于平面應變彈塑性純彎假設,建立了考慮大曲率彎曲的不銹鋼冷彎方型鋼殘余應力和等效塑性應變的理論模型,該模型考慮了不銹鋼材料各向異性特性和非線性應變硬化特征,可計算不銹鋼冷彎方型鋼在生產(chǎn)過程中成卷、開卷及整平、冷彎成圓形管、整形階段產(chǎn)生的殘余應力和等效塑性應變。
　　 (二)建

3、立了模擬不銹鋼冷彎薄壁方型鋼整形階段彈性回彈和整形有限元模型,計算了不同尺寸、不同成型方式不銹鋼冷彎薄壁方型平板部分和棱角部分殘余應力和等效塑性應變,可掌握殘余應力和等效塑性應變沿構件厚度方向的分布。通過與已有的殘余應力實驗結果進行比較,驗證了理論模型和有限元模型的精度和可靠性。
　　 (三)基于提出的理論模型,建立了冷彎方型鋼柱軸壓極限承載力的殼單元有限元模型,考慮了不銹鋼的材料非線性、初始幾何缺陷、冷彎殘余應力和等效塑性應變

4、。分析了不同長度、不同邊界條件的冷彎方型鋼柱極限承載力,并與各國設計規(guī)范的結算結果進行比較,進一步驗證了殘余應力理論模型和冷彎方型鋼柱有限元模型的可靠性。
　　 (四)采用參數(shù)分析的方法,應用理論和有限元模型,分析了不同截面尺寸、不同長度的冷彎方型鋼固接短柱和鉸接長柱的軸壓極限承載力,分別研究了冷彎殘余應力、等效塑性應變和兩者共同作用對冷彎方型鋼柱極限承載力的影響。結果表明,通常殘余應力降低構件極限承載力和剛度,而等效塑性應變可