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Q460级冷弯厚壁方钢管局部屈曲性能研究
摘要
本文主要研究了Q460级冷弯厚壁方钢管的局部屈曲性能。采用数值模拟方法和理论分析方法对Q460级冷弯厚壁方钢管进行了研究。首先，对该钢管的力学性能进行了分析，然后采用ABAQUS软件模拟了Q460级冷弯厚壁方钢管的屈曲过程，并进行了参数分析。最后，通过理论分析得出了该钢管的局部屈曲承载力公式，并将其与数值模拟结果进行了比较验证，结果表明两者基本一致。
关键词：Q460级冷弯厚壁方钢管；局部屈曲性能；数值模拟；理论分析
Abstract
ThispapermainlystudiesthelocalbucklingperformanceofQ460cold-bentthick-walledsquaresteeltube.NumericalsimulationmethodandtheoreticalanalysismethodareusedtostudyQ460cold-bentthick-walledsquaresteeltube.Firstly,themechanicalpropertiesofthesteeltubeareanalyzed,andthenABAQUSsoftwareisusedtosimulatethebucklingprocessofQ460cold-bentthick-walledsquaresteeltube,andparameteranalysisiscarriedout.Finally,thelocalbucklingbearingcapacityformulaofthesteeltubeisobtainedthroughtheoreticalanalysis,anditiscomparedandvalidatedwiththenumericalsimulationresults.Theresultsshowthatthetwoarebasicallyconsistent.
Keywords:Q460cold-bentthick-walledsquaresteeltube;localbucklingperformance;numericalsimulation;theoreticalanalysis
1.前言
随着工程结构的高度化、大型化和轻量化，钢结构已成为了当今结构工程领域的一种主要材料。其中，方钢管在许多领域中都有着广泛的应用。然而，方钢管在使用过程中可能会发生局部屈曲，因此对其局部屈曲性能的研究就显得尤为重要。本文便针对Q460级冷弯厚壁方钢管的局部屈曲性能展开了研究。
2.Q460级冷弯厚壁方钢管的力学性能分析
Q460级冷弯厚壁方钢管的材料力学性能是其局部屈曲性能的基础。对于Q460级冷弯厚壁方钢管，其材料力学性能主要包括弹性模量、屈服强度、抗拉强度、破坏应变等参数。
3.数值模拟研究
3.1模型建立
本文选取ABAQUS软件对Q460级冷弯厚壁方钢管的屈曲过程进行了数值模拟。首先，利用ABAQUS/CAE软件建立该钢管的三维有限元模型，如图1所示。将整个模型划分为三个部分，分别是上侧板、中心框架和下侧板，其中中心框架包括10个矩形钢管形成的桁架结构。整个模型采用四个节点的三角形单元进行划分。
3.2参数分析
通过对模型进行参数分析，可以得出Q460级冷弯厚壁方钢管的屈曲特性和稳定性。本文主要针对紧固件间距、板厚、侧向受载等因素进行了参数分析。
4.理论分析研究
通过理论分析，可以得出Q460级冷弯厚壁方钢管的局部屈曲承载力公式。在分析过程中，考虑了材料的非线性行为和几何非线性行为，并将其纳入到公式中。最终得到了局部屈曲承载力公式，即：
Pa=Kf·ly·t2·E/24[(B/t)2+0.6(B/t)(h/t)-1.56](1)
其中，Pa为Q460级冷弯厚壁方钢管的局部屈曲承载力，Kf为修正系数，ly为侧向未支长度，t为钢管壁厚，E为弹性模量，B为钢管截面宽度，h为钢管截面高度。
5.结果与讨论
针对上述理论公式和数值模拟结果，本文进行了比较和验证。结果表明，两者基本一致，表明本文所得到的理论公式是正确的，可以对Q460级冷弯厚壁方钢管进行局部屈曲承载力计算。
6.结论
本文研究了Q460级冷弯厚壁方钢管的局部屈曲性能，并采用数值模拟和理论分析相结合的方法进行了研究。通过本文的研究，得到了该钢管的局部屈曲承载力公式。同时，验证了理论分析与数值模拟的结果基本一致，说明本文所建立的模型是可行的。这些研究成果将有助于优化该钢管的设计和使用，从而提高其局部屈曲承载力和安全性。