H型截面軸心受壓柱實驗

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H型截面軸心受壓柱實驗_第頁
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1、H型截面軸心受壓柱實驗一、實驗目的1、通過實驗掌握鋼構件的試驗方法,包括試件設計、加載裝置設計、測點布置、試驗結果整理等方法。2、通過實驗觀察H型截面軸心受壓柱的失穩(wěn)過程和失穩(wěn)模式。3、將理論極限承載力和實測承載力進行對比,加深對軸心受壓構件穩(wěn)定系數(shù)計算公式的理解。二、實驗原理1、基本微分方程根據(jù)開口薄壁桿件理論,具有初始缺陷的軸心壓桿的彈性微分方程為:2、扭轉失穩(wěn)歐拉荷載H型截面為雙軸對稱截面,因其剪力中心和形心重合,有x0=y0=0,代入上式可得:(a)(b)(c)說明H型雙軸對稱截面軸心壓桿在彈性階段工作時,三個微分方程是相

2、互獨立的,可分別單獨研究。在彈塑性階段,當研究(a)式時,只要截面上的產(chǎn)于應力對稱與Y軸,同時又有和,則該式將始終和其他兩式無關,可單獨研究。這樣,壓桿將只發(fā)生Y方向的位移,整體失穩(wěn)呈彎曲變形狀態(tài),稱為彎曲失穩(wěn)。這樣,式(b)也是彎曲失穩(wěn),只是彎曲失穩(wěn)的方向不同而已。對于式(c),如果殘余應力對稱與X軸和Y軸分布,同時假定,和則壓桿將只發(fā)生繞Z軸的轉動,失穩(wěn)時桿件呈扭轉變形狀態(tài),稱為扭轉失穩(wěn)。對于理想壓桿,則有上面三式可分別求得十字型截面壓桿的歐拉荷載為:繞X軸彎曲失穩(wěn):,繞Y軸彎曲失穩(wěn):繞Z軸扭轉失穩(wěn):H字型截面壓桿的計算長度和

3、長細比為:繞X軸彎曲失穩(wěn)計算長度:,長細比繞Y軸彎曲失穩(wěn)計算長度:,長細比繞Z軸扭轉失穩(wěn)計算長度:,端部不能扭轉也不能翹曲時,長細比上述長細比均可化為相對長細比:3、穩(wěn)定性系數(shù)計算公式H字型截面壓桿的彎曲失穩(wěn)極限承載力:根據(jù)歐拉公式得佩利公式:再由公式可算出軸心壓桿的穩(wěn)定性系數(shù)。4、柱子曲線當當三、實驗方案圖2.1鋼結構柱實驗示意圖1、實驗步驟在反力平臺上安裝試件,安裝測力傳感器,使用千斤頂施加荷載。加載初期,分級加載,時間間隔約2min;接近破壞,連續(xù)加載,合理控制加載速率,連續(xù)采集數(shù)據(jù);卸載階段,緩慢卸載。2、試驗現(xiàn)象(1)加

4、載初期:無明顯現(xiàn)象,隨著加載的上升,柱子的位移及應變呈線性變化,說明構件處于彈性階段。(2)接近破壞:應變不能保持線性發(fā)展,跨中截面繞弱軸方向位移急劇增大。(3)破壞現(xiàn)象:柱子明顯彎曲,支座處刀口明顯偏向一側(可能已經(jīng)上下刀口板已經(jīng)碰到),千斤頂作用力無法繼續(xù)增加,試件繞弱軸方向失穩(wěn),力不再增大位移也急劇增加,說明構件已經(jīng)達到了極限承載力,無法繼續(xù)加載。卸載后,有殘余應變,說明構件已經(jīng)發(fā)生了塑性變形。

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