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蜂窩式鋼構(gòu)件是用寬翼緣工宇鋼(H型鋼)或普通工宇鋼，在腹板上按一定的折線進(jìn)行切割后變換位置重新焊接組合而形成的空腹構(gòu)件。它是一種截面形式合理，抗彎剛度大，承載力高和經(jīng)濟(jì)效益顯著的新型鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件。適當(dāng)?shù)馗淖兦懈钔緩胶徒M合方式還可以組合成適合特殊需要的空腹構(gòu)件，因此蜂窩式鋼構(gòu)件在工程實(shí)際應(yīng)用中具有很大的實(shí)用價值。目前我國在這方面所做的研究較少，更沒有蜂窩式壓彎構(gòu)件的研究與設(shè)計(jì)，限制了蜂窩式鋼構(gòu)件的推廣運(yùn)用。通過對蜂窩式壓彎構(gòu)件進(jìn)行有限元分析，得出了長細(xì)比、開孔率及偏心距對蜂窩式壓彎構(gòu)件平面內(nèi)極限承載力的影響。
選取分析對象為兩端簡支焊接H型鋼，截面開孔率分別取為0(即實(shí)腹式)，30%，50%，70%。構(gòu)件發(fā)生失穩(wěn)破壞，極限荷載位移圖出現(xiàn)了凹凸不平的現(xiàn)象，這是因?yàn)閴簭潣?gòu)件發(fā)生失穩(wěn)破壞的同時已經(jīng)瀕臨強(qiáng)度破壞所致，關(guān)系可簡化為理想彈塑性曲線，并采用MISES屈服準(zhǔn)則，材料為各項(xiàng)同性，彈性模量取2.06xE11MPa，泊松比取0.3，屈服強(qiáng)度取為235 MPa。有限元單元采用SHILL181殼單元。為了真實(shí)地反映蜂窩式壓彎構(gòu)件約束條件，在構(gòu)件兩端支座處施加Y-Z方向約束。平面外支撐采用限制壓彎構(gòu)件翼緣單元所有節(jié)點(diǎn)的平面位移來實(shí)現(xiàn)，即沿著構(gòu)件翼緣長度施加二方向的約束。以構(gòu)件長度的1/1000作為初彎曲施加于構(gòu)件來考慮構(gòu)件初始缺陷影響，加載采用在其兩端分別作用大小相等的偏心力P。
經(jīng)有限元分析，相同長細(xì)比蜂窩式壓彎構(gòu)件隨著開孔率的逐漸增大，極限承載力逐漸下降。且隨著長細(xì)比的增加，極限承載力下降的趨勢更為明顯。蜂窩式壓彎構(gòu)件，腹板受到開孔的影響，削弱了構(gòu)件的剛度。當(dāng)構(gòu)件進(jìn)入彈塑性階段時，塑性不會向內(nèi)部發(fā)展。
蜂窩式壓彎構(gòu)件在開孔率分別為30%，50%，70%時，其失穩(wěn)極限荷載與實(shí)腹式壓彎構(gòu)件失穩(wěn)極限荷載相比較。可看出在長細(xì)比較小時，構(gòu)件受開孔率影響較小，隨著長細(xì)比逐漸增大，開孔率對構(gòu)件極限承載力影響越來越明顯。開孔率相同時，隨著長細(xì)比逐漸增加，蜂窩式壓彎構(gòu)件極限承載力逐漸下降，且隨著開孔率的增大，極限承載力下降的趨勢更為明顯。
構(gòu)件發(fā)生失穩(wěn)破壞極限荷載位移圖出現(xiàn)了凹凸不平的現(xiàn)象，這是因?yàn)閴簭潣?gòu)件發(fā)生失穩(wěn)破壞的同時已經(jīng)瀕臨強(qiáng)度破壞所致。
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