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钢制薄壁内压短圆筒静强度的试验研究
摘要：
本研究采用实验方法对钢制薄壁内压短圆筒进行静强度测试。实验结果表明，钢制薄壁内压短圆筒的扣丁局部破坏模式是塑性变形加脆性断裂，而筒体整体的破坏模式是屈曲形变破坏。通过实验研究，总结出理论计算公式的适用范围和计算方法。这些研究成果对于钢制薄壁内压短圆筒的设计和工程应用具有重要意义。
关键词：钢制薄壁内压短圆筒，静强度，试验研究，破坏模式
一、引言
钢制薄壁内压短圆筒是一种广泛应用于建筑、桥梁、机械等领域的结构组件。在工程应用中，它负责支撑及传递局部的内压载荷，具有承载能力强、使用寿命长的特点。因此，对钢制薄壁内压短圆筒的静强度进行研究和探索，对于提升工程质量、推动科学技术进步具有重要意义。
二、实验材料和方法
2.1实验材料
本研究采用国标Q235B钢制薄壁内压短圆筒作为实验样本。其主要参数如下：截面直径240mm、高度280mm、壁厚为3mm。样本制备形式采用缝焊接连接法。
2.2实验方法
本研究采用静态加载法对样本进行压缩试验，实验过程中通过应变计和力传感器测量信号，以获取样本的应力应变关系及载荷承受能力等信息。实验采用MTS822高精度压力试验机进行，在实验进行过程中需要确保实验环境的稳定和测量仪器的准确性。
三、实验结果及分析
实验过程中，样本扣丁部位首先出现局部损伤，损伤扩展至整个筒体后，筒体发生不可逆屈曲形变破坏。通过实验可知，在内压载荷达到一定阈值之后，样本内部受力呈非线性分布，其各部位的应力强度不同，成为样本发生破坏的薄弱环节。实验获得的载荷-位移曲线如下图所示。
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图1钢制薄壁内压短圆筒载荷-位移曲线
通过实验数据分析，可以得出以下结论：
3.1局部破坏模式
在内压载荷达到一定程度时，样本的扣丁部位首先出现局部损伤，进而形成了塑性变形加脆性断裂的破坏模式。这点与国内外一些文献的实验结果大致一致。
3.2整体破坏模式
在样本整体载荷达到一定阈值之后，样本筒体发生了不可逆屈曲形变破坏。虽然屈曲形变模式与局部破坏的模式不同，但两者之间存在着密切的联系。样本筒体在整体强度受损之前，扣丁部位就已经出现了许多的局部屈曲形变，如果扣丁不被约束，整体的强度可能会大大下降。
3.3实验运动学分析
实验过程中，内压载荷与样本位移之间的关系表现为非线性曲线。在样本破坏前，载荷逐渐增长，呈现“加速生长”趋势。在样本破坏后，载荷急剧下降，位移增加较快。实验数据可以用来计算样本的静强度参数和内部的力学特性。
四、结论
本文研究了钢制薄壁内压短圆筒的静强度问题，通过实验方法得到了该组结构的破坏模式及其内部的力学特性。实验表明，扣丁部位是内压载荷引起破坏的敏感区域，筒体整体则属于整体强度受损区域。通过实验可以积累大量的理论手法和经验知识，对于提高钢制薄壁内压短圆筒的设计水平和工程质量具有重要意义。