铝合金开孔圆管受弯构件性能研究

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铝合金作为一种新型建筑材料,由于其具有自重轻、可模性好、比强度高、防腐性能优良和可以循环利用等优点,因此在建筑结构中的应用越来越广泛,其基本构件的受力性能的研究也成为各大科研单位一个重要的工作。目前国内外对铝合金轴压构件的研究比较深入和广泛,而对铝合金受弯构件,国内这方面的研究才刚起步。而对于铝合金开孔受弯构件,尤其是管状开孔受弯构件的研究,在国内是没有的。在某些房屋建筑中,为了增加净层高或在梁上开设孔洞,方便管道电线等设施通过。孔洞的存在削弱了其截面尺寸,结构的几何连续性遭到破坏,在承受外部荷载作用时,孔口附近区域的应力将大幅度增加,导致开孔构件与未开孔构件的应力分布和屈曲模式产生了很大的差异。因此,对铝合金开孔受弯构件进行分析研究就显得非常有必要。本篇论文主要针对铝合金开孔圆管受弯构件在竖向荷载作用下的力学性能进行了试验研究和有限元分析。本篇论文主要完成以下工作:(1)进行了4组铝合金圆管的试验研究,其中2组三点受弯试验,2组四点受弯试验。试验过程中监测了试件的荷载、位移及应变的变化情况。研究了孔洞变化对试件承载力和破坏模式的影响。(2)利用ANSYS通用有限元软件建立了铝合金开孔圆管受弯构件的有限元分析模型,模型中考虑了构件初始几何缺陷对试件受弯性能的影响,将有限元结果与试验结果进行对比分析,验证了有限元模型的准确性。(3)对铝合金开孔圆管受弯构件进行有限元几何参数分析,研究不同径厚比、不同开孔个数、不同开孔直径及不同长径比对铝合金圆管开孔受弯构件的力学性能的影响。在大量的几何参数分析的基础上,提出了关于铝合金开孔圆管三点受弯构件的直接强度法建议计算公式。
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