折叠翼缘冷弯薄壁C型钢构件抗弯性能研究

摘要

将普通C型钢截面翼缘段弯折形成折叠翼缘截面，可以降低翼缘宽厚比并增大截面高度，从而改善受弯构件的稳定性能并提高其抗弯承载力。为了研究折叠翼缘冷弯薄壁C型钢构件在纯弯状态下的抗弯性能，采用ABAQUS有限元软件建立了数值计算模型，分析了板件宽厚比、板件间角度和板件相对尺寸对构件极限承载力、屈曲破坏模式、变形特征及应力分布的影响，并与普通C型钢构件的抗弯性能进行对比分析。在此基础上，开展了抗弯承载力计算方法研究。数值分析结果表明：折叠翼缘构件发生了畸变屈曲以及局部和畸变的相关屈曲，并且翼缘与卷边的不同组合形成了两种不同类型的畸变屈曲变形。相同材料用量下，翼缘弯折角度取105°、卷边弯折角度取90°时构件承载力最大。当板件间角度不变时，随着弯折后翼缘段宽度比值的增加，折叠翼缘构件的抗弯承载力逐渐提高，提高幅度约为14%～49%。此外，采用AISI S100中的直接强度法公式计算了折叠翼缘构件的极限承载力，并与有限元分析结果进行了对比。对比结果表明，采用直接强度法计算的局部与整体相关屈曲的抗弯承载力离散程度较大，故基于参数分析结果对计算公式进行了修正。

关键词

冷弯薄壁型钢 / 折叠翼缘截面 / 屈曲破坏模式 / 抗弯承载力 / 直接强度法

基金资助

国家自然科学基金（51978422）