专用氮化38CrMoAL圆钢开口薄壁构件理论
专用氮化38CrMoAL圆钢开口薄壁构件理论
国内执行标准GB/T3077-199938CrMoA l一种专用氮化钢,38CrMoAL圆钢l高铝合金结构钢介绍38CrMoA l合结钢的其中一种.经过热处理和精加工后的38CrMoAL圆钢具有很高的表面硬度、耐磨性及疲劳强度,并具有良好的耐热性及腐蚀性。处理后尺寸精度高,主要应用于机械制造、航空工业及军工等行业,近年市场需求上升较快。试验结果表明,使用同样厚度的防火涂料时耐火钢-方钢管混凝土柱的耐火极限明显高于普通柱,约为普通钢管混凝土柱的2倍,防火性能显著提高。耐火钢-钢管混凝土柱防火性能分析是本文的最主要研究内容,本文还研究了仅考虑扭转约束不考虑侧向约束的檩条扭转问题,具体包括以下两个方面的内容：改变屋面板厚度、檩条厚度、檩条腹板高度、立缝支架形式,对28组压型钢板屋面檩条体系进行足尺试验,研究体系总扭转刚度和影响总扭转刚度的因素。
采用ANSYS有限元分析软件建模,分析屋面板、立缝支架和檩条自身三者的抗扭刚度,分析结果与试验结果吻合较好,并提出屋面板、立缝支架和檩条自身的抗扭刚度的计算式。将试验结果和有限元分析结果对比,38CrMoAL圆钢得到总抗扭刚度由屋面板、支架和檩条自身三者串联而成。试验和有限元分析均表明影响总扭转刚度最主要的因素是檩条厚度。采用开口薄壁构件理论,忽略屋面板对檩条的侧向约束条件下,根据上翼缘受扭转约束的简支檩条的线性总势能方程,应用变分法推导无支撑C形和Z形檩条在风吸力作用下的扭转角、位移表达式。考虑38CrMoAL圆钢屈曲前应力在檩条弯扭屈曲变形过程中产生的非线性应变能,根据其弯扭总势能方程,采用势能驻值原理推导无支撑C形和Z形檩条的临界弯矩表达式。扭转角、位移和临界弯矩表达式与采用ANSYS板壳单元建模的结果对比,吻合很好,表明理论公式精度很高可用于设计。
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