国家自然科学基金(51078205)
- 作品数：18 被引量：333H指数：12
- 相关作者：施刚石永久班慧勇王元清张勇更多>>
- 相关机构：教育部清华大学北京交通大学更多>>
- 发文基金：国家自然科学基金长江学者和创新团队发展计划更多>>
- 相关领域：建筑科学更多>>
- 高强度钢材轴心受压构件局部稳定的有限元分析被引量：24
- 2010年
- 目的对高强度钢材焊接截面轴心受压构件局部稳定受力性能进行分析计算,为进一步的有限元参数分析提供正确性依据.方法利用通用有限元软件ANSYS建立有限元模型,模拟构件的残余应力和几何初始缺陷,对17个高强度钢材焊接工形和箱形截面轴心受压构件的局部稳定受力性能进行了有限元分析,并与相应的试验结果进行了对比.结果有限元计算得到的工形截面构件局部稳定承载力与试验实测结果的平均误差<6%,且标准差<5%;箱形截面构件的局部稳定承载力与试验实测结果的平均误差<3%,且标准差<5%.结论建立的有限元模型能够准确模拟几何初始缺陷和残余应力对构件局部稳定受力性能的影响,从而准确的分析计算高强度钢材轴心受压构件的局部稳定受力性能.
- 施刚刘钊张勇王元清石永久
- 关键词：高强度钢材轴心受压
- 高强度钢材钢结构研究进展综述被引量：111
- 2013年
- 高强度钢材钢结构在结构受力性能、建筑使用功能以及社会经济效益等方面具有显著优势,近几年开始在国内外多个建筑和桥梁结构中取得了成功应用。该文全面综述了国内外学者针对高强度钢材钢结构在材料和构件层面受力性能方面取得的研究成果,包括材料的静力拉伸力学性能和韧性、断裂以及疲劳性能,构件的受压稳定和抗震性能,以及连接节点的力学性能等内容,为此类新型钢结构进一步的研究工作及设计方法制定提供参考,同时促进其在我国钢结构工程的应用。
- 施刚班慧勇石永久王元清
- 关键词：钢结构高强度钢材
- 高强度钢材钢结构的工程应用及研究进展被引量：69
- 2012年
- 为研究高强度钢材钢结构的受力性能,了解国内外最新研究进展,促进该类新型绿色节能结构体系的更广泛应用,并为今后的相关研究提供参考和指导,对国内外高强度钢材钢结构的工程应用和最新的研究进展进行总结,特别是清华大学近期所做的一系列试验研究,包括高强度钢材的静力力学性能、韧性和循环荷载下的本构模型,构件截面的残余应力分布、受压钢柱的稳定性能和滞回性能、高强度钢材板件螺栓连接的延性和承载力,高强度钢材钢框架的抗震性能以及高强度钢材钢结构的相关有限元分析等内容。结果表明,高强度钢材钢结构在材料、构件和结构体系三个层面上都具有明显的优势,但现有的设计方法并不完全适用,需要发展新的设计理论和计算公式,以期更合理、安全地应用高强度钢材钢结构。
- 施刚班慧勇石永久王元清
- 关键词：高强度钢材工程应用
- Q420高强度等边角钢轴压构件整体稳定性能设计方法研究被引量：14
- 2014年
- 为研究Q420高强度等边角钢轴压构件的整体稳定受力性能与设计方法,该文采用有限元软件ANSYS建立数值模型,并经与试验结果对比验证后进行了大量参数分析,研究了构件几何初始缺陷、残余应力和钢材屈强比对该类轴压构件整体稳定性能的影响,分析了已有设计方法的适用性。结果表明,构件初始缺陷对其稳定性能的影响与构件长细比及失稳模态有关,残余应力的影响与构件长细比有关,钢材屈强比的影响较小。基于数值计算结果建议了Q420高强度等边角钢轴压构件考虑板件局部屈曲相关作用的整体稳定设计方法,为补充和完善我国钢结构设计规范提供了参考,同时也有利于促进高强度钢材在我国钢结构工程中的应用。
- 班慧勇施刚石永久
- 关键词：轴心受压有限元分析局部屈曲设计方法
- 460MPa高强钢箱形截面轴压柱局部稳定有限元分析和设计方法研究被引量：20
- 2014年
- 为研究460MPa高强度钢材等边箱形截面轴心受压柱的局部稳定受力性能和设计方法,该文采用有限元软件ANSYS建立有限元模型,考虑残余应力和局部初始几何缺陷的影响,对3组共10个460MPa等边箱形截面轴心受压短柱的局部屈曲进行了有限元分析,并将极限承载力计算值与试验实测值进行对比,结果证明该模型能够准确分析计算460MPa高强度钢材等边箱形截面轴心受压柱的局部屈曲受力性能。利用该模型进行有限元参数分析,与钢板的宽厚比相比,钢板厚度、钢板长宽比、残余压应力值和局部初始几何缺陷幅值等因素对局部屈曲受力性能的影响都很小。将试验实测值和参数分析的结果与中国、美国和欧洲钢结构设计规范中箱形截面局部稳定设计曲线进行对比,表明现行规范的设计方法不够安全。该文提出的建议设计公式适用于460MPa高强度钢材等边箱形截面轴心受压柱局部屈曲极限应力的设计计算。
- 施刚林错错周文静王元清
- 关键词：高强度钢材箱形截面轴心受压柱
- 国产Q460高强度钢材焊接工字形截面残余应力试验及分布模型研究被引量：23
- 2014年
- 焊接残余应力是影响钢结构受压构件整体稳定性能的一种重要初始缺陷。为研究国产Q460高强度钢材焊接工字形截面的残余应力分布,该文采用分割法对8个不同截面尺寸和焊缝类型的截面试件进行了测量。基于近2000组测量数据,得到了不同试件全截面的残余应力分布和拉、压应力大小,并研究了腹板和翼缘的板件宽厚比、板件厚度、焊缝类型以及腹板和翼缘的相关性等因素对残余应力的影响。试验结果表明,残余压应力的数值大小与截面尺寸直接相关而基本不受焊缝类型的影响,残余拉应力的大小则与截面尺寸没有相关性;由于翼缘和腹板内的残余应力能够分别满足自平衡条件,二者没有相互间的影响作用。最后,该文提出了能够准确描述试验结果和截面尺寸影响的国产Q460高强钢焊接工字形截面的残余应力分布模型和计算公式。
- 班慧勇施刚石永久王元清
- 关键词：钢结构高强度钢材残余应力
- 建筑结构用高强度钢材力学性能研究进展被引量：39
- 2013年
- 随着钢材生产工艺的提高,新型高强度、高性能结构钢材出现;由于目前钢结构设计规范和钢材标准对结构钢材的力学性能指标有着严格的限值要求,特别是屈强比,高强度钢材钢结构的发展和应用受到了制约。全面介绍国内外建筑结构用高强度钢材的生产工艺和牌号种类,总结包括欧洲、北美、澳大利亚、日本和中国在内的国内外规范标准对结构钢材力学性能的要求,并对几个重要的力学性能指标,如屈强比、断后伸长率等进行对比分析,整理大量国内外高强度钢材材性试验数据和研究进展,分析并得到其力学性能特点,提出适用于数值计算的材料本构模型。研究结果表明,新型高强度结构钢材在具有高韧性的同时也具有较高的屈强比和较低的断后伸长率,且往往超过大多数规范的限值规定,这大大限制了此类钢材钢结构的工程应用。因此,需要进一步讨论和定量研究钢材力学性能与结构安全性的关系,研究是否可以适当放松规范对结构钢材力学性能的限值规定。该研究有利于更合理全面地认识高强度结构钢材的力学性能特点和相应的规范限值规定,促进高强度钢材钢结构的相关研究工作,也有利于高强度钢材钢结构的工程应用和规范修订。
- 班慧勇施刚石永久王元清
- 关键词：高强度钢材力学性能
- 高强度等边单角钢轴压构件稳定设计研究回顾与问题探讨被引量：6
- 2012年
- 高强度单角钢轴压构件的稳定性能因其材料的屈服强度等力学性能改变而发生变化,因而在稳定设计及其相关研究中会遇到许多新的问题。针对这一现状,结合我国GB 50017-2003《钢结构设计规范》、美国钢结构设计规范ANSI/AISC 360-05和ASCE 10-97等三部规范,对设计规范中宽厚比限值规定的适用性、高强度角钢宽厚比限值制定的必要性、角钢构件长细比的计算,以及现有角钢轴压构件稳定计算的折减方法等问题进行了探讨和算例分析,基于稳定的基本理论和数据结果的对比分析,解释并给出了上述几个问题的确定性结论和需要注意的方面,为高强度单角钢轴压构件稳定设计方法的研究提供了参考。
- 班慧勇施刚石永久王元清
- 关键词：轴压构件宽厚比限值长细比
- 高强钢焊接构件工字形横截面残余应力试验及统一分布模型研究被引量：18
- 2014年
- 为研究不同强度等级高强钢焊接工字形截面残余应力的变化规律,采用分割法对960MPa钢材试件进行测量,得到了残余应力分布。将试验结果与大量其他强度等级(包括235MPa、345MPa、460MPa以及690MPa)钢材焊接工字形截面的残余应力进行对比分析,研究了残余拉应力和残余压应力随钢材强度的变化规律。研究结果表明,焊缝和翼缘焰切边附近残余拉应力与截面几何尺寸无明显相关性,且呈现随钢材强度增大而增大的变化规律,并始终低于钢材强度;翼缘和腹板的残余压应力与钢材强度无明显关系,但随板件宽厚比及板厚的增大而明显减小。基于这一规律及大量试验数据,提出了不同强度等级钢材焊接工字形截面残余拉应力和压应力的计算方法,确定了分布范围,制定了统一分布模型,为不同强度等级高强钢结构的研究提供了基础条件。
- 班慧勇施刚石永久
- 关键词：高强度钢材残余应力
- 国产Q460高强钢焊接工形柱整体稳定性能研究被引量：22
- 2013年
- 为研究国产Q460高强度钢材轴压构件的整体稳定性能,对7个焊接工字形截面钢柱试件进行试验研究。试验实测了构件的几何初始缺陷和截面残余应力,并分析其失稳变形特征和整体稳定承载力。利用试验结果和实测的初始缺陷数据,验证了所建立的有限元数值模型的可靠性和准确性;此外,通过大量参数分析计算了不同截面尺寸和长度的国产Q460高强钢焊接工字形截面轴压杆绕截面强轴和弱轴失稳的整体稳定承载力,并与国内外的钢结构设计规范柱子曲线进行比较。结果表明,该类轴压杆的整体稳定系数要明显高于相应的设计曲线,即相比具有相同正则化长细比的普通强度钢材轴压杆其整体稳定系数要有明显提高;给出了建议的柱子曲线类型,并在数值分析的基础上拟合新的柱子曲线,以为工程应用和规范修订提供参考。
- 班慧勇施刚石永久王元清
- 关键词：钢结构Q460高强钢轴压柱工字形有限元设计方法
