轻型钢冷弯型钢角钢与通道型钢受压构件的比较研究

摘要

采用ABAQUS CAE 6.14版本的有限元软件，对冷弯型钢压缩构件的角截面和槽截面进行了对比研究，对角截面和槽截面试件进行了建模。本文主要研究一端为固定端，另一端为端销冷弯型钢角钢和槽钢受压构件的非弹性性能技术现代的。

为了进行有限元分析，使用了ABAQUS CAE Version 6.14通用软件对三种不同的标称截面尺寸进行了测试。在相同b/t比(25、25、25)下，对试件的冷弯轻型钢角钢和槽钢截面进行研究。长度变化，厚度(2毫米)保持恒定的角度切片和通道标本。这些样品被分析为不同的长度，如400毫米，500毫米，和600毫米。对于相同的b/t关系，随着长度的增加，截面的承载能力由于长细细效应而降低。压缩构件长度的增加会降低构件的承载能力。

关键字

槽形截面;钢，冷成型轻规

介绍

冷弯轻型钢产品是通过在室温下弯曲扁钢片来制造的，这种弯曲方式可以承受比扁钢片本身更大的负荷。冷弯轻型钢采用冷轧工艺生产。轻质型钢角钢和槽钢的截面和试件一般是用平板折叠而成。这样，原来的条带被转换成两个不同的区域，其中一个区域是角部分，另一个区域是平面部分。由于光角段和沟道段的冷成形，导致机械对钢的性能进行了改进。这些棱角分明的截面用于输电塔、铁路货车、钢梁和低层建筑的结构框架。

文献调查

G. Vani, P.Jayabalan, Jikhil Joseph，《冷成形轻钢平角压缩构件》[1由I可以观察到，随着b/t比值的增加，截面的承载能力降低。对于相同的b/t关系，随着长度的增加，截面的承载能力由于长细细效应而降低。的分析对冷弯轻型钢的一般荷载法进行了分析，得到了荷载-位移图和最终荷载。最终承载能力随b/t比的增加而减小，随长度的增加而减小。

《轴压作用下冷弯型钢角钢》作者:G.M.B. Chodraui, Y. Shifferaw, M. Malite, B. W. Schafer[2本文的目的是通过试验和有限元模型(ABAQUS CAE Version 6.14)来研究协调装药冷弯型钢角钢的稳定性和强度。

Shanmuganathan, Gunalan, and Mahen Mahendran“受扭转弯曲的固定冷成形终端钢柱的改进设计规则”[3.]。本文详细介绍了轴承的弯曲和弯曲行为的研究结构钢柱端部固定。现行钢柱构件承载力设计规则基于固定端柱和固定端柱相同的无量纲力曲线。本研究回顾了AS/NZS 4600和北美规范现行设计标准对冷弯型钢柱构件承载力的准确性，采用有限元详细分析结果，并对唇形槽柱进行了试验研究[4，5]。

材料特性

轻钢冷轧钢，本质上是热轧，它有一个额外的加工，冷成型轻型钢在冷还原轧机中进一步加工，在那里材料冷却到室温(表1）.

表1:轻钢冷轧钢，本质上是热轧钢。

方法

的实验采用50 × 50 × 2.0 mm尺寸的冷弯型钢角钢柱[6]。is801 -1975提供了剪切中心和各自角度和通道段的重心之间的距离。三种不同长度的液压测试压力采用装载架[7]。

为了确定冷弯轻型钢角钢和通道型钢受压构件的对比研究，应在剪切中心施加荷载，并取从剪切中心到重心的偏心距，并改变柱的长度，如400mm、500mm和600mm (图1）.

角柱一端固定，即底端固定，另一端铰接，即顶端铰接，通过在柱顶施加载荷[8，9]。为了将负载转移到角截面，一个4毫米厚的ms(软钢)板焊接到角柱的顶部和底部，以转移负载，尽管它正在加载(图2和3.）.

实验装置

建模与分析

在集中荷载作用下(图4）.采用ABAQUS CAE Version 6.14软件进行有限元建模，并给出了输入参数[10]。我们发现，表II模型的结果与实验研究的数据是一致的(图5和6）.

根据HENKY小姐的理论，它指出“在物体上任何一点的弹性作用中，在任何应力组合下开始”，这一理论对于延性材料(图7） （表2）.

表2:角截面的实验和软件分析验证了模型。

河道断面铁分析建模

利用ABAQUS CAE Version 6.14有限元模块对普通通道柱试样进行了模拟，研究了其受力特性。使用fillet命令为角度样本提供圆角，如(图4）.为了施加压力载荷体力与角度标本的中心，一个铰链板被用来简单地转移电荷到样品角(图1和2）.

元件及安装

平面通道被建模为一个壳单元。S4R元素已从ABAQUS手册中选择[11，12]。角试件组装，一端是刚性板，另一端是铰接，如图(图5）.的assembly was such that the centroid of the angle section as well as the plate member coincided. Based on the mesh convergence study, a 10 × 10 mesh was selected (图8和9） （表3）.

表3:模型的实验验证和河道断面的软件分析。

模型的验证

利用等通道斜角柱试件在集中荷载作用下的试验结果(图10和11）.采用ABAQUS CAE Version 6.14进行有限元建模软件并给出了输入参数[13，14]。我们发现表II模型的结果与实验研究的数据是一致的[15) (数字12和13）.

根据HENKY小姐的理论，它指出“在物体上任何一点的弹性作用中，在任何应力组合下开始”，这一理论对于延性材料(图3和4）.

通道试件试验结果

结论

1.与b / t比的增加相比，承载力的降低主要是由于板屈曲，主要是构件的局部屈曲。此外，随着长度的增加，承载能力的降低是由于长细比的影响。

2.对于更大的带深度，有一个在给定的长细比的载荷能力急剧下降。

3.极限承载能力随长度的增加而减小。

4.与角样相比，沟道断面的承载能力更强。

5.柱的失稳破坏主要发生在斜角段的浇铸支撑处，而随着长度的增加，失稳破坏则发生在铰接位置。

6.在通道试件中，柱的破坏主要发生在铰接支座处，而随着长度的增加，破坏发生在同一位置。

7.有限元计算结果与实验结果一样，都能较好地用于冷弯型钢的分析。

参考文献

1. 结构稳定性理论原理。普伦蒂斯-霍尔公司，1974年。
2. Ben Y.冷弯固定角钢柱的试验和设计。中国机械工程学报，2004;
3. Ben Y.冷弯型钢胶乳角同心受压构件的试验研究。机械工程学报。2005;31(1):1-10。
4. Ben Y.冷弯型钢柱薄壁结构研究。2008; 46:731 - 740。
5. 冷弯型钢不均匀角压构件设计。
6. Ben yy，陈娟。无弹性冷弯型钢唇边角钢柱试验，结构研究。2008.
7. 金俊杰，张志刚，张志刚。冷环境下隔离柱的行为。这墙结构。1999;33:83-102。
8. 王永明。高强度不锈钢薄壁结构冷弯压缩元件的试验研究。2006; 44:224 - 234
9. 李占军，李建军，李建军。冷弯型钢薄壁结构的计算模型。《钢铁科学》，2010;
10. 莫恩D, Takeru I, Schafer BW。冷弯型钢薄壁结构的应力和残余应力预测。中国机械工程学报，2008;
11. 波波维奇，汉考克，KJR拉斯穆森。平行于一条腿加载冷成型角的压缩试验。结构引擎，2001。
12. 波波夫GJ，汉考克，拉斯姆森KJR。1999.冷成形角轴压试验，结构工程学报，2010。
13. 黄志刚，张志刚。2005冷弯型钢角钢柱的力学性能。中国机械工程学报，2005;
14. Stephen T, James MG。弹性稳定理论，第二Edtn，塔塔McGraw-Hill。2010.
15. 一般边界条件下薄壁构件的有限有限带法。J工程机械。