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大径厚比薄壁圆钢管受弯性能研究

作　者: 杨诗君
导　师: 张素梅
学　校: 哈尔滨工业大学
专　业: 防灾减灾工程及防护工程
关键词: 大径厚比圆钢管受弯性能破坏模式极限承载力
分类号: TU392.3
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
下　载: 27次
引　用: 0次
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内容摘要

风电产业持续在全球范围内迅猛发展，装机量的增长是的薄壁圆形风力发电机塔筒受到越来越多的关注。风力发电机塔筒在使用过程中以承受侧向风荷载和地震作用为主，竖向荷载所占比重较小，此时塔筒将主要承受弯矩的作用。通常建筑结构中采用的圆钢管径厚比远小于风力发电机塔筒的径厚比，到目前为止，关于大径厚比薄壁塔筒受弯性能的研究较少，有必要对此类构件的受力机理进行系统的分析。论文主要完成以下工作：（1）进行了8个薄壁圆钢管受弯的试验，钢管的径厚比从75到150。研究了受弯薄壁钢管的破坏模式、极限抗弯承载力、变形能力、延性和转动能力。试验结果表明试件的破坏模式与径厚比有关。随着跨中挠度的增加，局部屈曲变形在该区域集中扩展。大径厚比薄壁圆钢管后期的承载力随着变形的增加迅速降低，延性较差。（2）利用ABAQUS有限元软件建立了大径厚比薄壁受弯钢管的有限元模型，有限元模型考虑了材料非线性、几何非线性、整体初始几何缺陷和局部初始几何缺陷的影响，试验结果和有限元分析结果进行对比，验证并修正理论分析模型。（3）进行了大径厚比薄壁钢管受弯力学性能的参数分析，分析了钢材屈服强度、归一化径厚比、钢管初始几何缺陷等参数对构件受弯性能的影响。分析结果表明：大径厚比薄壁钢管对初始几何缺陷较为敏感。介绍了国外典型规范关于大径厚比圆钢管抗弯承载力的计算方法，并用本文及他人试验结果和规范计算结果进行对比。

全文目录

摘要  3-4
Abstract  4-5
目录  5-7
第1章绪论  7-13
  1.1 研究背景  7-9
  1.2 大径厚比薄壁钢管受弯性能研究现状  9-12
    1.2.1 国外研究现状  9-10
    1.2.2 国内研究现状  10-12
  1.3 本文的研究内容  12-13
第2章大径厚比薄壁圆钢管受弯性能试验研究  13-37
  2.1 引言  13
  2.2 试验方案  13-22
    2.2.1 试件设计与制作  13-14
    2.2.2 材性试验  14-16
    2.2.3 初始缺陷  16-19
    2.2.4 试验准备  19-21
    2.2.5 加载制度  21-22
  2.3 试验现象  22-25
    2.3.1 试件 DT75-2  22-23
    2.3.2 试件 DT125-2  23-25
  2.4 试验结果分析  25-35
    2.4.1 破坏模式  25-28
    2.4.2 钢管 P-U 试验曲线  28-29
    2.4.3 承载力和延性  29-30
    2.4.4 钢管 M-κ关系试验曲线  30-31
    2.4.5 钢管 M-θ关系试验曲线  31-32
    2.4.6 钢管 M/Mp-θ/θp(κ/κp)关系曲线  32-33
    2.4.7 钢管 M-ε关系曲线  33-35
    2.4.8 平截面假定验证  35
  2.5 本章小结  35-37
第3章大径厚比薄壁圆钢管受弯性能有限元分析  37-47
  3.1 引言  37
  3.2 有限元模型的建立  37-43
    3.2.1 材料参数选取  37-38
    3.2.2 装配  38-39
    3.2.3 单元选取  39
    3.2.4 网格划分  39-41
    3.2.5 荷载及边界条件  41-42
    3.2.6 初始几何缺陷的施加  42-43
  3.3 有限元模型验证  43-46
    3.3.1 破坏模式  43-45
    3.3.2 钢管 P-U 曲线  45-46
  3.4 本章小结  46-47
第4章有限元参数分析及规程对比  47-67
  4.1 引言  47
  4.2 参数分析  47-62
    4.2.1 初始几何缺陷影响  48-55
    4.2.2 归一化径厚比λ影响  55-60
    4.2.3 钢材屈服强度 fy影响  60-62
  4.3 规范介绍与对比  62-66
    4.3.1 各国规范介绍  62-63
    4.3.2 规范对比  63-64
    4.3.3 试验结果与各规范对比  64-66
  4.4 本章小结  66-67
结论  67-68
参考文献  68-72
致谢  72

大径厚比薄壁圆钢管受弯性能研究

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