火載荷與沖擊載荷作用下鋼柱的非線性分析.pdf

1、鋼結(jié)構(gòu)由于其自身的良好性能在工程領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用，但極差的耐火性是其明顯的缺陷。隨著溫度的升高，鋼材的強(qiáng)度和剛度有顯著的下降。因此，火災(zāi)下鋼結(jié)構(gòu)可能發(fā)生嚴(yán)重的破壞，甚至出現(xiàn)整體倒塌的后果。因此，研究鋼結(jié)構(gòu)抗火設(shè)計(jì)具有重要的理論意義和工程實(shí)用價(jià)值。 本文利用有限元軟件ANSYS對鋼柱從發(fā)生失穩(wěn)至破壞的全過程進(jìn)行了模擬，與規(guī)范中的計(jì)算方法求得的臨界溫度進(jìn)行比較，分析表明：EC3臨界溫度值與有限元結(jié)果很接近。 通過對一系列

2、鋼柱的非線性分析，本文討論了載荷比、軸向約束剛度比、溫度梯度、長細(xì)比、初始撓度對鋼柱抗火能力的影響。分析表明：隨著載荷比、軸向約束剛度比、溫度梯度、長細(xì)比、初始撓度的增大，鋼柱的極限溫度都有著不同程度的降低。同時(shí)本文還比對了各個(gè)參數(shù)對鋼柱抗火能力的影響效果，結(jié)果表明載荷比、軸向約束剛度比的改變對鋼柱極限溫度值影響最大，溫度梯度的存在極大限度的導(dǎo)致了鋼柱大變形的發(fā)生。 利用ANSYS/LS—DYNA軟件，在考慮應(yīng)變率的情況下對沖擊

3、載荷作用下工字鋼柱位移響應(yīng)進(jìn)行了細(xì)致分析。研究了應(yīng)變率效應(yīng)對鋼柱彈塑性動(dòng)力屈曲的影響，以及材料切線模量對鋼柱動(dòng)力屈曲載荷的影響。同時(shí)本文探討了鋼柱在火災(zāi)下的動(dòng)力響應(yīng)以及慣性對鋼柱抗火性能的影響。研究發(fā)現(xiàn)應(yīng)變率效應(yīng)使動(dòng)力屈曲載荷值增大，從而提高了鋼柱的抗屈曲能力；切線模量的增大，有助于提高鋼柱抵抗屈曲的性能。對于高溫下鋼柱的屈曲性能，在B—H動(dòng)力屈曲判定條件下，計(jì)算結(jié)果表明相同溫度下ANSYS/LS—DYNA動(dòng)力屈曲載荷值要高于EC3的靜