试件受力过程的有限元分析

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编辑:杭州那泰科技
以试件NS2为例说明连接受力过程。试件NS2的弯矩—转角关系曲线如图5所示。螺栓施加预拉力后,试件各部分均处于弹性状态,但由于接触状态改变,连接在开始就表现出非线性性能。当外荷载在连接部位产生的弯矩为158.5kN.m时(点),梁受拉翼缘外侧端板开始出现屈服,连接刚度降低;随着荷载增加,塑性区域沿着梁翼缘宽度方向扩展,当弯矩达到200.9kN·m时(点),梁翼缘外侧端板基本形成塑性铰,梁翼缘内侧端板开始屈服,柱翼缘加劲肋内侧螺栓孔附近出现局部屈服;此时柱翼缘在腹板和加劲肋边缘出现屈服;随着荷载进一步增加,弯矩达到335.9m时(点),受拉区端板在螺栓线处形成塑性铰,端板在与螺栓对应的梁腹板边缘处也有塑性铰形成的趋势。随后材料进入强化阶段,塑性区域进一步扩展。弯矩达到364.4kN·m(点),螺栓断裂,连接破坏。不同受力状态下端板和螺栓的塑性应变云图见图6。
其它试件的弯矩—转角关系曲线也表现高度非线性,并有明显的应变硬化现象;连接组件开始出现屈服时所对应的割线刚度被定义为连接初始转动刚度Ki;同时可以定义一个特征刚度值Kst来表征应变硬化阶段的平均刚度值。为描述弯矩转角关系,还需要定义一个塑性弯矩Mp。根据传统的定义方法,Mp对应塑性变形有明显增加时的弯矩值。可根据刚度Ki、Kst确定(图7)。相应于弯矩Mp的转角定义为塑性转角θp。连接破坏时的弯矩称为极限弯矩Mu,所对应的转角为θu。