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《冷彎薄壁型鋼雙肢開口拼合軸壓柱失穩(wěn)機(jī)理和承載力設(shè)計(jì)方法研究》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫(kù)。
1、分類號(hào):TU39310710-2015028001博士學(xué)位論文冷彎薄壁型鋼雙肢開口拼合軸壓柱失穩(wěn)機(jī)理和承載力設(shè)計(jì)方法研究路延導(dǎo)師姓名職稱周天華教授申請(qǐng)學(xué)位類別工學(xué)博士學(xué)科專業(yè)名稱結(jié)構(gòu)工程論文提交日期2018年3月14日論文答辯日期2018年6月12日學(xué)位授予單位長(zhǎng)安大學(xué)Researchonthebucklingmechanismandultimatestrengthdesignmethedofcold-formeddouble-limbsbuilt-upopen-sectioncolumnsADissertationSubmi
2、ttedfortheDegreeofDoctorCandidate：LuYanSupervisor：ZhouTianhuaChang’anUniversity,Xi’an,China摘要近年來(lái)，以兩根截面尺寸相同的冷彎薄壁C形鋼為基本單元，通過(guò)若干自攻螺釘連接而成的冷彎薄壁型鋼（以下簡(jiǎn)稱CFS）雙肢開口拼合柱，因其良好的受力性能，在CFS結(jié)構(gòu)中得到了大量應(yīng)用，也引起了行業(yè)研究者的高度關(guān)注。然而，現(xiàn)有的研究基本仍停留在初級(jí)階段，即從承載力的角度上，通過(guò)試驗(yàn)研究或數(shù)值模擬，初步了解螺釘間距、布置和截面構(gòu)型等基本參數(shù)的影響規(guī)律，卻忽
3、視了這類構(gòu)件的核心問(wèn)題—穩(wěn)定問(wèn)題，即未從失穩(wěn)機(jī)理基本規(guī)律上出發(fā)，揭示這些基本參數(shù)和承載力的定量關(guān)系，導(dǎo)致工程師在設(shè)計(jì)該類構(gòu)件的時(shí)候，只能做出一些保守的估算，缺乏系統(tǒng)的理論指導(dǎo)。鑒于此，本文對(duì)CFS雙肢開口拼合柱失穩(wěn)機(jī)理進(jìn)行了深入研究，首次揭示了連接界面不連續(xù)、板件相關(guān)性和構(gòu)件相關(guān)性等因素對(duì)其穩(wěn)定性能的影響規(guī)律，并在明確失穩(wěn)機(jī)理的基礎(chǔ)上，建立了更接近這類構(gòu)件受力特性的承載力設(shè)計(jì)方法，主要研究?jī)?nèi)容如下：（1）進(jìn)行了CFS雙肢開口拼合柱的軸壓性能試驗(yàn)分別進(jìn)行了18根C形截面和18根雙肢開口拼合截面構(gòu)件的軸壓性能試驗(yàn)，并通過(guò)試驗(yàn)結(jié)果的
4、對(duì)比分析，研究了“拼合效應(yīng)”對(duì)CFS雙肢開口拼合柱承載力、失穩(wěn)變形模式和屈曲后強(qiáng)度的影響規(guī)律。（2）推導(dǎo)了螺釘拼合板屈曲臨界荷載的解析解推導(dǎo)了考慮剪切滑移變形和自攻螺釘約束作用的螺釘拼合板屈曲臨界荷載解析解，拓展了薄板理論在螺釘拼合板上的適用范圍，進(jìn)而解決了國(guó)內(nèi)外長(zhǎng)久以來(lái)缺乏相關(guān)理論的困境。（3）分別推導(dǎo)了CFS雙肢開口拼合柱局部屈曲臨界荷載PcrL和畸變屈曲臨界荷載PcrD的解析解，并將其拓展應(yīng)用于局部屈曲承載力PuL和畸變屈曲承載力PuD計(jì)算。在螺釘拼合板的研究基礎(chǔ)上，分別建立了PcrL和PcrD的計(jì)算模型，推導(dǎo)了PcrL
5、和PcrD的解析解。值得一提，本文PcrL和PcrD計(jì)算模型，采用構(gòu)件自身長(zhǎng)度L和屈曲半波數(shù)m兩者共同作為縱向變形特征參數(shù)，修正了傳統(tǒng)理論不能有效考慮邊界約束條件對(duì)PcrL和PcrD影響的問(wèn)題。最后，為考慮屈曲后強(qiáng)度、材料屬性以及初始缺陷等因素對(duì)承載力的影響，將PcrL和PcrD引入了Schafer的局部屈曲和畸變屈曲承載力設(shè)計(jì)曲線，實(shí)現(xiàn)了屈曲臨界荷載和極限荷載（承載力）的對(duì)接，首次建立了CFS雙肢開口拼合柱的局部屈曲承載力PuL和畸變屈曲承載力PuD計(jì)算方法。i（4）推導(dǎo)了CFS雙肢開口拼合柱繞虛軸彎曲屈曲的臨界荷載PcrG
6、解析解，并將其拓展應(yīng)用于彎曲屈曲承載力PuG計(jì)算。構(gòu)建了PcrG的計(jì)算模型，并基于能量法推導(dǎo)了PcrG的解析解，修正了傳統(tǒng)修正長(zhǎng)細(xì)比法過(guò)于保守的問(wèn)題。最后，為考慮材料屬性以及初始缺陷對(duì)承載力的影響，將PcrG計(jì)算式引入了美國(guó)規(guī)范的彎曲屈曲承載力設(shè)計(jì)曲線，實(shí)現(xiàn)了PcrG和PuG的對(duì)接，首次建立了CFS雙肢開口拼合柱彎曲屈曲承載力PuG的計(jì)算方法。（5）建立了更接近CFS雙肢開口拼合柱受力特性的承載力設(shè)計(jì)方法。在分析總結(jié)前人研究和不足上，基于已提出的PcrL、PcrD和PcrG，首次給出了CFS雙肢開口拼合柱局部-畸變屈曲的判據(jù)，
7、并基于判據(jù)提出了CFS雙肢開口拼合柱承載力設(shè)計(jì)方法。相關(guān)結(jié)果表明，本文提出的承載力設(shè)計(jì)方法既避免了傳統(tǒng)直接強(qiáng)度法不能有效考慮局部-畸變相關(guān)屈曲的不安全問(wèn)題，又解決了已有的局部-畸變屈曲相關(guān)屈曲設(shè)計(jì)曲線的過(guò)于保守的問(wèn)題，優(yōu)越性明顯。本文的主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)有：（1）推導(dǎo)了螺釘拼合板屈曲臨界荷載的解析解，拓展了薄板理論在螺釘拼合板上的適用范圍。（2）揭示了CFS雙肢開口拼合柱局部屈曲、畸變屈曲和繞虛軸彎曲失穩(wěn)的失穩(wěn)機(jī)理，并在此基礎(chǔ)上推導(dǎo)了局部屈曲臨界荷載PcrL、畸變屈曲臨界荷載PcrD和繞虛軸彎曲屈曲臨界荷載PcrG通用計(jì)算式，為提出更
8、接近這類構(gòu)件受力特性的承載力設(shè)計(jì)方法奠定了理論基礎(chǔ)。（3）建立了能夠考慮邊界約束條件影響的CFS雙肢開口拼合柱局部屈曲臨界荷載PcrL、畸變屈曲臨界荷載PcrD解析解，修正了傳統(tǒng)理論在這方面問(wèn)題上的不完備性，進(jìn)而明確了邊界約束條件到底對(duì)PcrL、PcrD有沒(méi)有影響，以及如何考
