淺談考慮局部穩(wěn)定的鋁合金構(gòu)件及板件的承載力研究

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1、j，710319t五申請(qǐng)同濟(jì)大學(xué)工學(xué)博士學(xué)位論文考慮局部穩(wěn)定的鋁合金構(gòu)件及板件的承載力研究(建設(shè)部《鋁合金結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》編制項(xiàng)目)培養(yǎng)單位：一級(jí)學(xué)科：二級(jí)學(xué)科：研究生：指導(dǎo)教師：土木工程學(xué)院土木工程結(jié)構(gòu)工程董震張其林研究員二00七年j三月摘要作為一種新型建筑結(jié)構(gòu)材料，鋁合金具有重量輕、耐腐蝕、易于維護(hù)、施工方便等優(yōu)點(diǎn)，能夠適應(yīng)現(xiàn)代工程結(jié)構(gòu)向大跨和輕質(zhì)方向發(fā)展以及承受惡劣條件的需要。國內(nèi)對(duì)鋁合金結(jié)構(gòu)的研究已經(jīng)開始，相關(guān)規(guī)范的制訂也正在進(jìn)行，這些工作將極大地促進(jìn)鋁合金結(jié)構(gòu)在中國的推廣應(yīng)用。本文依托國家建設(shè)部《鋁合金結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》編制項(xiàng)目和山東省建設(shè)廳《鋼結(jié)構(gòu)

2、建筑節(jié)能體系及鋁鎂錳合金墻板技術(shù)研究》科研項(xiàng)目，對(duì)易于發(fā)生局部屈曲的薄壁鋁合金軸壓構(gòu)件、鋁合金工字形組合板件及鋁合金面板的穩(wěn)定承載力進(jìn)行研究。本文對(duì)薄壁鋁合金軸壓構(gòu)件、鋁合金工字形組合板件進(jìn)行理論分析，在國外試驗(yàn)研究的基礎(chǔ)上確定正確的有限元分析模型，在參數(shù)分析的基礎(chǔ)上提出一系列可供指導(dǎo)設(shè)計(jì)的實(shí)用計(jì)算公式。此外，本文系統(tǒng)地提出了鋁合金面板的設(shè)計(jì)方法及計(jì)算公式，并依托試驗(yàn)研究驗(yàn)證了各項(xiàng)鋁合金面板設(shè)計(jì)公式的準(zhǔn)確性。以下是本文工作的主要研究成果：1)將直接強(qiáng)度法應(yīng)用于薄壁鋁合金軸壓構(gòu)件的穩(wěn)定承載力計(jì)算，解決目前有效截面理論求解薄壁鋁合金構(gòu)件的某些缺陷。2)利用國

3、外試驗(yàn)數(shù)據(jù)建立正確的有限元模型，對(duì)薄壁鋁合金軸壓構(gòu)件進(jìn)行非線性有限元分析，為后續(xù)的參數(shù)分析提供可靠的數(shù)值結(jié)果。3)建議基于直接強(qiáng)度法的薄壁鋁合金軸壓構(gòu)件承載力計(jì)算公式，并與有限元計(jì)算結(jié)果、國外試驗(yàn)數(shù)據(jù)及歐洲規(guī)范計(jì)算結(jié)果進(jìn)行數(shù)值比對(duì)，驗(yàn)證公式的正確性。4)對(duì)目前工字形組合板件抗剪承載力的各種計(jì)算方法進(jìn)行分析，針對(duì)鋁合金材料彈性模量低，易發(fā)生局部剪切屈曲的力學(xué)特性建議合適的計(jì)算方法。5)利用國外試驗(yàn)數(shù)據(jù)建立正確的有限元模型，對(duì)鋁合金工字形組合板件進(jìn)行非線性有限元分析，并進(jìn)行相應(yīng)的參數(shù)分析。6)給出考慮腹板剪切屈曲后強(qiáng)度和翼緣抗剪作用的鋁合金工字形組合板件的抗

4、剪承載力計(jì)算公式，并與國外相應(yīng)試驗(yàn)結(jié)果、有限元計(jì)算結(jié)果及歐洲規(guī)范計(jì)算結(jié)果進(jìn)行數(shù)值比對(duì)，驗(yàn)證公式的正確性。7)對(duì)國內(nèi)外常用的鋁合金屋面、墻面系統(tǒng)及其特點(diǎn)進(jìn)行了介紹。摘要趵對(duì)鋁合金面板進(jìn)行試驗(yàn)研究，考察鋁合金面板在均布荷載作用下的承載力，考察鋁合金支托的穩(wěn)定承載力?！迣?duì)鋁合金面板的強(qiáng)度計(jì)算公式、穩(wěn)定計(jì)算公式、組合受力計(jì)算公式、鋁合金支托屈曲計(jì)算公式進(jìn)行總結(jié)和驗(yàn)證。形成了一整套的鋁合金面板設(shè)計(jì)方法。最后，關(guān)于進(jìn)一步工作的方向進(jìn)行了簡要的討論。關(guān)鍵詞：鋁合金，軸壓構(gòu)件，組合板件，直接強(qiáng)度法，局部屈曲，畸變屈曲，剪切屈曲，鋁合金面板ⅡABSTRACTAsanew-

5、stylestructuralmaterial，aluminiumalloyhasthecharacteristicoflightweight,uncormptness，convenientformaintenanceandassembly,andfitsneedofdevelopmentofmodemengineeringstructurestolong-span,lightweightandhigh-durability．ThestIldyforaluminiumalloystructurealreadybeganinChina,andtheconc

6、erneddesigncodeisbeingestablishednoW．ThoseresearcheswillboosttheapplicationofaluminiumalloystructureinChina．Supportingbyprojectsofand，thepaperstudiesthinwalledaluminiumalloyme

7、mbersunderaxialforce，aluminiumalloygirdersundershear,andtheresistanceofaluminiumalloyplates．Thepaperpresentsthetheoryanalysisforthinwalledaluminiumalloymembersunderaxialforceandaluminiumalloygirdersundershear．Based0nexperimentaldata,thefiniteelementmodelswereestablishedandconfirm

8、ed．Basedonparameteranalysis，aseriesofdes