高強熱軋等邊角鋼短柱試驗的建模分析

孫維喜

摘?要：本文利用非線性有限元分析軟件ABAQUS，對高強熱軋等邊角鋼短柱試驗進行了有限元模擬與分析，建模的方法和步驟在文中詳細描述。

關鍵詞：有限元模型;高強鋼;熱軋角鋼;短柱

文章編號：2095-4085（2020）08-0081-01

作為一種新興的建筑材料，高強鋼在近年來被廣泛應用于建筑結構工程中。高強鋼具有傳統碳鋼所不具備的超高材料強度，能夠減少截面尺寸，降低結構自重。國外學者（Rasmussen and Hancock （1992）[1]，Sun et al. （2019）[2-3]）已開展了大量試驗項目，對高強鋼受壓構件進行研究。本文利用有限元軟件ABAQUS，對高強熱軋等邊角鋼短柱試驗進行有限元建模與分析。

1?有限元模型建立

模型的建立基于四節點曲殼單元S4R，殼單元的寬度等于角鋼厚度t。在彈塑性材性建模中，輸入到ABAQUS中并賦予模型的材性模型是塑性應變與真實應力曲線，它們是基于式（1）和式（2）對試驗中得到的高強鋼名義應變與名義應力曲線進行轉換所得到的，其中E為高強鋼的彈性模量， fnom和ftrue分別為名義應力和真實應力，εnom和εlnpl分別為名義應變和塑性應變。

熱軋角鋼含有數值較小的殘余應力，因此殘余應力在此次建模中未予考慮。建模中充分考慮初始幾何缺陷。模型通過特征值屈曲分析產生不同的局部失穩模態，第一階局部失穩模態被作為初始幾何缺陷被賦予等邊角鋼短柱模型，初始幾何缺陷幅值為t/100（即初始缺陷因子為t/100）。等邊角鋼短柱的每個端面的所有單元都耦合于一個參考點，底部參考點完全約束無平動和轉動自由度，頂部參考點則只能沿軸向平動，以此來實現兩端固定軸向加載的邊界條件。……