立项申请书代写
科技计划项目申报书代写
社会科学基金项目申请书代写
教学研究项目立项申请代写
科技查新合同报告代写
软课题研究报告代写
医学专题报告代写
课题项目验收书代写
课题论证代写
课题项目开题报告代写
科研课题申请书(合同书)代写
调研课题代写
项目结项报告书代写
国家基金标书写作攻略
青年科学基金项目
自然科学基金申请手册
代写教改课题结题报告
医学科研课题设计论文
教育科研立项课题申报
科研课题基金申请书
课题开题报告撰写方法
·医学论文 ·哲学政法
·护理保健 ·内科临床
·外科骨科 ·儿科妇科
·心血管病 ·案例范本
·艺术体育 ·建筑工程
·中学教育 ·高等教育
·理工科学 ·经济管理
·基础医学 ·其它方向

机构:猎文工作室
电话:0760-86388801
传真:0760-86388520
邮箱:741287446@qq.com
地址:中山大学附属中山医院
网址: www.lw777.com
QQ:741287446
微信二维码

业务联系
理工科学
单角钢不同初始缺陷对极限承载力的影响研究
添加时间: 2019-7-22 13:53:17 来源: 作者: 点击数:1073

高林涛,张伟,卢成志,林骞,张南

(华电电力科学研究院,杭州   310030

                                                        

摘要:本文使用有限元分析软件ANSYS,对Q460高强单角钢两端偏心压杆进行数值模拟分析,利用壳单元将模型采用有限元分析方法得出的极限承载力值与试验值进行对比。通过改变初始缺陷的比例值,分析初始缺陷对试验构件极限承载力的影响。结果表明有限元分析值与试验值吻合很好,有限元分析的结果是可靠的。

关键词: ANSYS有限元分析;高强角钢;初始缺陷;极限承载力

The Influence of Different Initial Defects on the Ultimate Bearing Capacity of Single Angle

GAO Lin-tao, ZHANG Wei, LU Cheng-zhi, LIN Qian, ZHANG Nan

(Huadian Electric Power Research Institute, Hangzhou 310030,China)

Abstract: In this paper it makes the numerical simulation analysis of the Q460 high-strength single angle at both ends of the eccentric lever by using the finite element analysis software ANSYS. It uses the shell element to compare experimental values with the ultimate bearing capacity of the model derived from finite element analysis method. By changing the values of the ratio of initial defects, analyzing the initial defect impact on the ultimate bearing capacity of the test component. The results show that the finite element analysis and experimental values are in good agreement, the results of finite element analysis are reliable.

Key wordsANSYS finite element analysis; high-strength angle; initial defects; ultimate bearing capacity

架空送电线路铁塔绝大多数都是使用热轧等边角钢建立起来的空间桁架结构,相当长的一段时间以来国内的输电线路铁塔所用到的钢材仅有Q345Q235两个强度等级伴随着1000kV特高压和多分裂、大容量输电线路的开发及建设高强钢在送电线路铁塔结构中的研究和应用前景非常的广阔[1]

国内外很多学者已经对普通单角钢的受力特性进行了大量的理论及试验研究[2-12],这促进了高强钢的研究及其应用,并为其提供了大量的试验基础及理论依据高强角钢的力学特性非常优越,并且具有建造适应性和经济性,这些优点令其在国外送电线路铁塔结构中得到了广泛的运用[13]。本文利用ANSYS有限元软件对Q460高强角钢进行了建模和非线性分析,分析结果与试验结果吻合,同时通过改变初始缺陷的比例值,观察分析初始缺陷对试验构件极限承载力的影响。

1  试验模型

1.1 计算模型: 

依据构件在试验过程中的实际受力情况[14]试验构件的计算模型如图1所示, T 型连接板的两Q345钢板经过焊接进行相连,T 连接板和角钢之间通过10.9级的高强度螺栓进行相连试验构件的构造如2所示

                     

1 计算模型                            2 试验构件构造

   

1.2 试件型号尺寸(mm:

L12508E30   ‘L’为角钢,125是高强单角钢的肢宽度,08含义是单角钢的肢厚度,E表明角钢为两端偏心,30-1 含义为长细比是30的时候本组试验构件的第一根,由型钢截面参数表查得角钢的重心距离为33.7mm

总长794      是实际试验过程中构件的总计算长度, ,T 型板的实际厚度。

300×235×22       T 型连接板的实际尺寸。

1.3破坏依据: 通过采用ANSYS有限元非线性分析,当位移-荷载曲线出现下降趋势时求解过程立即结束,此时试验构件表明已经处于被破坏状态,这时候外部施加到构件的载荷就是极限载荷。

2  试件的有限元数值模拟分析

2.1 有限元模型

材料的本构关系: T型连接板和高强度螺栓可以看做是理想状态下的弹塑性材料,对Q460高强度单角钢而言需要考虑其钢材的强度硬化情况,全部钢材的弹性模量及泊松比分别取为2.06×105MPa 0.3。由材料特性实验可以得到,L12508E30型号的高强度单角钢,其相应的屈服应力应为530 MPa

利用ANSYS有限元软件对高强度单角钢试验构件进行非线性分析,通过三维实体建模过程,采用shell 181单元;高强度螺栓和角钢连接板之间的接触处,采用耦合节点的方法进行模拟传力,利用人工控制模型单元的办法将有限元模型进行相应的网格划分。对应的有限元模型如下图3所示。

3  角钢的有限元模型

2.2  有限元分析结果与试验结果比较

依据试验构件的计算模型,构件的两端进行固接连接,所以在试验构件的顶端位置加载xy 方向上的约束,在试验构件的底端加载xyz方向上的约束。垂直于高强单角钢肢的平面侧施加1/1000角钢计算长度的初始缺陷,整个有限元分析过程由静力学求解、特征值求解及非线性求解三个步骤组成。依照高强单角钢一阶屈曲模态施加初始缺陷,单角钢的一阶屈曲模态如下图4所示,经过非线性分析,试件变形后的应力云图如下图5所示:

 

         4  一阶屈曲模态                      5  应力云图

不同长细比角钢在相同初始缺陷下的位移-载荷曲线如下图所示:

6  位移-载荷曲线

不同长细比角钢的试验值如下:

1  试件试验值

L12508E30

L12508E45

L12508E60

L12508E80

600 kN

590 kN

555 kN

475 kN

从整体上看,ANSYS有限元分析的结果和试件试验值比较吻合,对于小长细比的试验构件,试件试验值和有限元分析的结果非常接近,这同时也说明有限元分析的结果是可靠的,能够利用有限元数值模拟的方法来分析试验构件的受力特性。

3  不同初始缺陷对试验构件极限承载力的影响

3.1  同一长细比角钢的不同初始缺陷对试验构件极限承载力的影响

分别取角钢计算长度的1/10002/10003/10004/10005/10006/100010/1000以及无初始缺陷,下面图7,8,9,10是不同长细比角钢的不同初始缺陷的位移-载荷变化曲线。

7  L12508E30位移-载荷曲线          8  L12508E45位移-载荷曲线

9  L12508E60位移-载荷曲线         10  L12508E80位移-载荷曲线

从上面的位移-载荷曲线中可以看出,对于一定长细比的角钢,随着初始缺陷的增大,角钢的极限承载力在减小,而且随着角钢长细比的变大,极限承载力减小的幅度越来越大。

3.2  不同长细比角钢的不同初始缺陷对试验构件极限承载力的影响

11是不同长细比角钢的不同初始缺陷的极限承载力变化曲线(‰代表初始缺陷是角钢长度的1/ 1 000):

     11  极限承载力变化曲线

从图11中可以看出,随着初始缺陷的增加,不同长细比角钢的极限承载力在下降,并且下降趋势基本一致;对于小长细比角钢,在初始缺陷从0增加到10‰的过程中,极限承载力大幅度减小,中长细比的角钢次之,大长细比的角钢极限承载力减小的幅度最小,因此可以得出,小长细比的角钢构件对初始缺陷较为敏感。

4  结论

1)本文通过运用ANSYS有限元软件,对两端偏心受压角钢杆件进行了建模和非线性分析,有限元分析的结果与试验构件的试验值吻合,分析的数据基本一致,这也表明本文所用的有限元分析结果是可靠的,能够利用有限元数值模拟的方法来分析试验构件的受力特性。

2)文中研究了初始缺陷的变化对角钢构件的影响,通过对比分析同一长细比角钢的不同初始缺陷和不同长细比角钢的不同初始缺陷,得到了初始缺陷对试验构件极限承载力影响的一般规律。从图形中可以看出初始缺陷的影响是比较大的,对于实际工程中角钢的设计、加工及安装有一定的现实意义。

参考文献  References

[1]郭日彩,何长华,输电线路铁塔采用高强钢的应用研究[J].电网技术,2006,30(23): 21-25.

[2]康丽萍,刘树堂,姚国红.长短腿输电铁塔在多工况荷载下的静力特性分析[J].浙江电力,2007,6(2):52-54.

[3]邢海军,李茂华,杨靖波,吴静,张祥禄.大宽厚比Q420角钢轴压构件稳定性能试验研究[J].中国电力,2010,43 (10) :23-26.

[4]陈绍蕃.单边连接单角钢压杆的计算与构造[J].建筑科学与工程学报,2008,25 (2) :71-78.

[5]沈祖炎,胡学仁.单角钢压杆的稳定计算[J].同济大学学报:自然科学版,1982,10 (2) :56-71.

[6] DL/L 5154-2002架空送电线路杆塔结构设计技术规程[S].

[7]刘树堂.输电杆塔结构及其基础计算[M].北京:中国水利水电出版社,2005.

[8]刘丽敏.高强钢在特高压输电塔中的应[D].上海:同济大学,2007.

[9] GALAMBOS T V. Guide to Stability Design Criteria for Metal Structures[M] . 5th ed. New York : John Wiley &Sons ,1998.

[10] TEMPLE MC, SAKLA SS. Single-angle compression members welded by one leg to a gusset plate. 1. Experimental Study. [J ] . Can. J . Civ. ,1998 ,25 :569-584.

[11] ELGAALY. Behavior of single angle compression members[ J]. J.StructEngrg,1991, 117( 12): 3720-3741.

[12] USAMIT, GALAM BOS T V. Eccentrically loaded single angle columns[C] //Procceedings of the International Association for Bridge and Structural Engineering Conference,1971: 153-183.

[13]何长华.高强冷弯型钢在输电铁塔上应用可行性的探讨[J].钢结构,2004 ,19 (74) :35-37.

[14]樊春雷,郝际平,曹现雷等.高强单角钢两端偏心受压构件的屈曲性能分析[J]. 西安建筑科技大学学报:然科学版,2010,42(3): 387-393.

关于我们  |  诚聘英才  |  联系我们  |  友情链接
版权所有:@2007-2009 中山猎文工作室 电话:0760-86388801 QQ:51643725
地址:中山大学附属中山医院 邮编:528402 皖ICP备12010335号-5
  • 国家自然科学基金体育立项分析
  • 国家社科基金选题参考—应用经济学、管
  • 广州市中医药和中西医结合科技项目申报
  • 改善歼八II战斗机‘低速性能’的方法