Q460高強度鋼材焊接T形截面壓桿整體穩(wěn)定性能研究科研成果

以高強度鋼材在建筑鋼結構中的應用為研究背景，采用理論分析與試驗研究相結合的方法研究高強度鋼壓桿的整體穩(wěn)定性能，屬國際最新前沿課題之一。 主要研究內(nèi)容包括：1）開展Q460高強度鋼材焊接T形截面壓桿極限承載力試驗，獲得鋼材材性、構件幾何初始缺陷及殘余應力實測值，為理論分析提供依據(jù)；獲得壓桿極限承載力試驗值，為驗證有限元方法的正確性提供依據(jù)；2）通過考慮了實測初彎曲、初偏心以及殘余應力等因素影響的壓桿整體穩(wěn)定性能數(shù)值分析，揭示高強度鋼材焊接T形截面壓桿整體失穩(wěn)機理；3）利用基于簡化初始幾何缺陷及殘余應力模型的有限元方法對不同尺寸的高強度鋼材焊接T形截面壓桿極限承載力進行計算，將其結果與現(xiàn)行規(guī)范的計算結果加以對比，提出高強度鋼材焊接T形截面壓桿整體穩(wěn)定設計的合理化方法和建議。 研究成果可望解決高強度鋼材焊接T形截面壓桿整體穩(wěn)定設計中的基本問題，為高強度鋼材在建筑結構中的推廣應用提供參考和依據(jù)。 2100433B

眾所周知，細長桿壓曲載荷公式是數(shù)學家歐拉首先導出的。他在1744年出版的變分法專著中，曾得到細長壓桿失穩(wěn)后彈性曲線的精確描述及壓曲載荷的計算公式。1757年他又出版了《關于柱的承載能力》的論著（工程中習慣將壓桿稱為柱），糾正了在1744年專著中關于矩形截面抗彎剛度計算中的錯誤。而大家熟知的兩端鉸支壓桿壓曲載荷公式是拉格朗日（Lagrange J L）在歐拉近似微分方程的基礎上于1770年左右得到的。1807年英國自然哲學教授楊（Young T）、1826年納維先后指出歐拉公式只適用于細長壓桿。1846年拉馬爾（Lamarle E）具體討論了歐拉公式的適用范圍，并提出超出此范圍的壓桿要依*實驗研究方可解決問題的正確見解。關于大家熟知的非細長桿壓曲載荷經(jīng)驗公式的提出者，則眾說紛紜，難于考證 。一種說法是瑞士的臺特邁爾（Tetmajer L）和俄羅斯的雅辛斯基（Ясинский Φ С）都曾提出過有關壓桿臨界力與柔度關系的經(jīng)驗公式，雅辛斯基還用過許可應力折減系數(shù)計算穩(wěn)定許可應力。

《土木工程名詞》第一版。 2100433B

除壓桿外，其他構件也存在穩(wěn)定失效問題。例如在內(nèi)壓作用下的圓柱 形薄殼，壁內(nèi)應力為拉應力，這就是一個強度問題。蒸汽鍋爐、圓柱形薄壁容器就是這種情況；但如圓柱形薄殼在均勻外壓作用下，壁內(nèi)應力變?yōu)閴簯?圖五)，則當外壓到達臨界值時，薄殼的圓形平衡就變?yōu)椴环€(wěn)定，會突然變成由虛線表示的長圓形。與此相似，板條或工字梁在最大抗彎剛度平面內(nèi)彎曲時，會因載荷達到臨界值而發(fā)生側向彎曲(圖六)。薄殼在軸向壓力或扭矩作用下，會出現(xiàn)局部折皺。這些都是穩(wěn)定性問題。 2100433B