高強熱軋等邊角鋼受彎構件有限元模型與分析

摘 要：本文對高強熱軋等邊角鋼受彎構件進行了有限元模擬與分析，利用非線性有限元分析軟件ABAQUS進行建模，通過對模型進行有限元分析，得到一系列數值結果。

關鍵詞：高強鋼;有限元模型;熱軋角鋼;受彎構件

文章編號：2095-4085（2020）09-0088-01

與普通碳素鋼相比，高強鋼具有超高材料強度，能夠減少結構構件尺寸，有效降低結構自重，因此近年來在建筑結構領域受到廣泛關注與使用。許多國外學者（McDermott（1969）[1]，Sun et al. （2019）[2-4]）對高強鋼構件的結構性能已開展了大量試驗項目研究。本文利用有限元軟件ABAQUS，對高強熱軋等邊角鋼受彎構件進行有限元建模與分析。

1 有限元模型建立

熱軋等邊角鋼受彎構件模型利用四節點曲殼單元S4R進行建立，單元寬度等于角鋼厚度t。在彈塑性材性建模中，試驗得到的高強鋼名義應力與名義應變曲線，按式（1）和式（2）轉換成真實應力與塑性應變曲線賦予模型，其中E為高強鋼的彈性模量，εnom和εlnpl分別為名義應變和塑性應變，fnom和ftrue分別為名義應力和真實應力。由于熱軋角鋼中的殘余應力數值較小，因此在模型中未予考慮。初始幾何缺陷在模型中充分考慮。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）。

f_true=f_nom（1+ε_nom），（1）

ε_lnpl= ln（1+ε_nom）-f_true/E，（2）

2 有限元模型分析

所建立的熱軋等邊角鋼受彎構件有限元模型通過非線性靜態Riks方法進行分析，可以得到模型的破壞形態，荷載-承載力曲線和最大荷載。圖1展示了截面為80×80×6的高強熱軋等邊角鋼受彎構件有限元模型的破壞模態。

3 結 語

本文利用非線性有限元分析軟件ABAQUS對高強熱軋等邊角鋼受彎構件進行了有限元建模與分析。所建立有限元模型通過非線性靜態Riks方法進行分析，得到一系列數值結果，從而證明其可以模擬高強熱軋等邊角鋼受彎構件。

參考文獻：

[1]DERMOTT J F. Plastic bending of A514 steel beams[J]. Journal of the Structural Division，1969，（95）：1851-1871.

[2]BEG D， HLANDNIK L. Slenderness limit of class 3 I cross-sectionsmade of high strengthsteel[J]. Journal of Constructional Steel Research，2019，（38）：201-217.

[3]SUN Y， LIANG Y， ZHAO O. Testing， numerical modelling and design of S690 high strength steelwelded I-section stub columns[J]. Journal of Constructional Steel Research，2019，（159）：521-533.

[4]SUNY， HE A， LIANG Y， ZHAO O. In-plane bending behaviour and capacities of S690 high strength steelwelded I-section beams[J]. Journal of Constructional Steel Research，2019（162）：105741.

作者簡介：孫維喜（1970—），男，漢族，山東青島人，工程師。研究方向：建筑結構。