侧向撞击下H型钢构件动力响应及其剩余承载力的实验研究和仿真分析

来源 :太原理工大学 | 被引量 : 27次 | 上传用户:lm20090910
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H型钢被广泛用作大跨度和高层建筑结构中的梁、柱等主要承重构件。在结构的服役期间,不可避免地会遭遇各种意外撞击,尤其在重工业厂房中,吊装起重物或厂房中车辆对钢梁、柱的碰撞屡见不鲜。撞击作用会导致结构的局部损伤,严重时还会引起结构的整体倒塌,造成严重的人员伤亡和财产损失。因此开展H型钢构件在撞击荷载作用下基本力学性能及其剩余承载力的研究,对保障结构安全和对结构撞击后剩余承载力的鉴定具有重要的意义。本文对H型钢梁柱构件的侧向撞击荷载作用下的弹塑性动力响应过程进行了全过程的试验研究和理论分析,并对其撞击后剩余承载力进行了研究。主要研究内容如下:1、利用DHR9401落锤冲击试验机对12根H型钢构件在侧向撞击荷载下的力学性能进行了试验研究。试验重点观察了边界条件和冲击能对其动力响应的影响。试验中记录了冲击力时程曲线和构件的残余变形形态。2、在500tYAW-5000型微机控制电液伺服压力试验机上,完成撞击后试件剩余承载力静载试验。试验中观察了钢柱破坏形态,记录了轴向荷载、跨中侧向位移及轴向位移等试验结果。3、采用ABAQUS有限元软件,建立了H型钢构件在侧向撞击荷载作用下动力响应全过程和侧向撞击后轴向剩余承载力理论分析模型。并利用与本文实验记录的冲击力时程曲线、轴向荷载、跨中位移以及构件残余变形形态进行了的对比,验证了有限元分析模型的正确性。4、采用本文建立的有限元模型对H型钢构件在侧向撞击荷载作用下动力响应全过程和侧向撞击后轴向剩余承载力进行了分析。具体对冲击试验和静力压载试验中无法观察到的破坏形态以及构件截面应力和应变发展过程进行了分析,并通过参数分析得出了撞击损伤后H型钢构件的轴向剩余承载力与局部变形的关系。
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