取等边角钢柱A、B两组构件进行对比分析, 通过ANSYS有限元软件, 采用三维块体单元Solid65, 整体式模型进行弹性分析, 所加水平节点力的合力为各构件弹性阶段极限承载力, 因此算得极限拉应变近似相同, 便于分析比较。两组构件是以框架结构底层柱反弯点以下半个层高的悬臂构件作为研究对象。构件的混凝土等级均为C30, 泊松比0.2。纵筋为Ⅱ级钢, 屈服强度310MP, 配筋率为2.1%, 箍筋为I级钢, 屈服强度210MP, 配筋率为2.1‰。
(1) A组构件底部为固定端, 高度H=1.5m, 截面尺寸如表1, 在构件顶部同时施加均布的轴向压力, 轴压比0.25, 以及均布的水平节点力, 方向为沿两个肢的方向如图1所示, 合力大小如表1所示。
构件特征。
(1) 构件La1、La2、La3肢宽相同, 肢厚比依次增加, 肢厚比依次减小。
(2) 各构件高度均为1.5m;高宽比H/h=2.5。
有限元数值分析模型如图2所示, 各构件距底面200mm高度处的截面正应变分布等值线如图3所示。
(2) B组四个等肢角钢悬臂柱构件, 底部为固定端, 构件高H=1.4m, 截面尺寸如表2, 在柱构件的顶部同时施加均布的轴向压力, 轴压比为0.25, 以及均布的水平节点力, 方向如图1所示, 合力大小如表2所示。
构件特征。
(1) 构件Lb1、Lb2、Lb3肢宽依次增加, 肢厚亦依次增加, 但肢厚比不变均为5。
(2) 各 构 件 高 度 均 为 1.4m, 高 宽 比 H/h依次减小。
各构件距底面200mm高度处的截面正应变分布等值线如图4所示。
从 图 3可 以 看 出 , A组 高 宽 比 均 为 2.5的La1、La2、La3三个构件, 尽管肢厚比从2到8变化, 但其正应变等值线均为直线。根据平截面假定, 其变形均属于弯曲变形, 所以, 肢厚比的改变没有影响这组构件变形特性。
由图4可以看出, B组肢厚比均为5的三个构件, Lb1构件的正应变等值线明显是直线, Lb2构件的正应变等值线略为弯曲, Lb3的明显弯曲。根据平截面假定, Lb1构件的变形为弯曲变形, Lb2, Lb3构件的变形中剪切变形的含量逐渐加大。由此可见, 在肢厚比 相 同 的 情 况 下 , 随 着 高 宽 比H/h的 减 小 , 宽肢L形截面柱构件的正应变等值线逐渐由直变弯, 即由弯曲变形向剪切变形转变, 也就是高宽比H/h对宽肢角钢柱构件受力变形特性的影响比较大。
摘要：利用ANSYS有限元软件对等边角钢柱的弹性受力阶段进行有限元分析, 研究宽肢等边角钢柱构件变形特性的影响因素, 并对其受力变形特性进行讨论分析。
关键词：有限元软件,宽肢等边角钢,变形特性
[1] 李围.ANSYS土木工程应用实例 (第2版) [M].中国水利水电出版社, 2007.
[2] 尚晓江, 邱峰.ANSYS结构有限元高级分析方法与范例应用[M].中国水利水电出版社, 2006.
[3] 博弈创作室.ANSYS7.0基础教程与实例详解[M].中国水利水电出版社, 2004.
[4] Padmarajaiah S K, Ramasw amy A.A finite element assessment of flexuralstrength of prestressed concrete beamswith fiber reinforcement[J].Cement andConcrete Composites, 2002.
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