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H型截面轴心受压柱实验
一、实验目的
1、通过实验掌握钢构件的试验方法，包括试件设计、加载装置设计、测点布置、试验结果整理等方法。
2、通过实验观察H型截面轴心受压柱的失稳过程和失稳模式。
3、将理论极限承载力和实测承载力进行对比，加深对轴心受压构件稳定系数计算公式的理解。

二、实验原理
1、基本微分方程
根据开口薄壁杆件理论，具有初始缺陷的轴心压杆的弹性微分方程为：

2、扭转失稳欧拉荷载
H型截面为双轴对称截面，因其剪力中心和形心重合，有x0y00，代入上式可得：
(a)
(b)
(c)
说明H型双轴对称截面轴心压杆在弹性阶段工作时，三个微分方程是相互独立的，可分别单独研究。在弹塑性阶段，当研究（a）式时，只要截面上的产于应力对称与Y轴，同时又有和，则该式将始终和其他两式无关，可单独研究。这样，压杆将只发生Y方向的位移，整体失稳呈弯曲变形状态，称为弯曲失稳。这样，式（b）也是弯曲失稳，只是弯曲失稳的方向不同而已。
对于式（c），如果残余应力对称与X轴和Y轴分布，同时假定，和则压杆将只发生绕Z轴的转动，失稳时杆件呈扭转变形状态，称为扭转失稳。
对于理想压杆，则有上面三式可分别求得十字型截面压杆的欧拉荷载为：
绕X轴弯曲失稳：，绕Y轴弯曲失稳：
绕Z轴扭转失稳：
H字型截面压杆的计算长度和长细比为：
绕X轴弯曲失稳计算长度：，长细比
绕Y轴弯曲失稳计算长度：，长细比
绕Z轴扭转失稳计算长度：，端部不能扭转也不能翘曲时，长细比
上述长细比均可化为相对长细比：
3、稳定性系数计算公式
H字型截面压杆的弯曲失稳极限承载力：
根据欧拉公式得
佩利公式：
再由公式可算出轴心压杆的稳定性系数。
4、柱子曲线
当λ≤0.215，φ=σcrfy=1-α1λ2
当λ≥0.215，φ=σcrfy=12λ2[α2+α3λ+λ2-α2+α3λ+λ22-4λ2]
α1=0.65,α2=0.965,α3=0.300

三、实验方案

图2.1钢结构柱实验示意图
1、实验步骤
在反力平台上安装试件，安装测力传感器，使用千斤顶施加荷载。加载初期，分级加载，时间间隔约2min；接近破坏，连续加载，合理控制加载速率，连续采集数据；卸载阶段，缓慢卸载。
2、试验现象
（1）加载初期：无明显现象，随着加载的上升，柱子的位移及应变呈线性
变化，说明构件处于弹性阶段。
（2）接近破坏：应变不能保持线性发展，跨中截面绕弱轴方向位移急剧增
大。
（3）破坏现象：柱子明显弯曲，支座处刀口明显偏向一侧（可能已经上下
刀口板已经碰到），千斤顶作用力无法继续增加，试件绕弱轴方向失稳，力不再
增大位移也急剧增加，说明构件已经达到了极限承载力，无法继续加载。卸
载后，有残余应变，说明构件已经发生了塑性变形。