新型冷弯薄壁型钢截面设计及横向载荷的性能研究.pdf
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1、Vo1.21 No.3June.202328工业技术与职业教育Industrial Technology&Vocational Education收稿日期:2022-11-19基金项目:先进轨道车辆“埃及斋月十日城”项目车体关键技术研发(项目编号:20210201054GX),主持人孙军。作者简介:孙 军(1978-),男,吉林长春人,长春市新金享冷弯型钢有限公司中级工程师,主研方向为冷弯薄壁型钢强度结构。新型冷弯薄壁型钢截面设计及横向载荷的性能研究孙 军(长春市新金享冷弯型钢有限公司,吉林 长春 130038)摘 要:为了提高冷弯薄壁型钢的横向受力性能,提出一种省材并且横向承载能力较高的新型
2、冷弯型钢截面结构。主要通过理论分析、模拟仿真以及试验研究分别对 C 型冷弯型钢、唇型冷弯型钢、组合型冷弯型钢以及新型冷弯型钢进行横向载荷的性能分析,对受力过程中应力和应变情况进行比较分析。试验结果表明:组合型冷弯型钢其整体性能是这四种冷弯型钢中最好的,相比于 C 型冷弯型钢性能提高了 160%,但是其材料的使用和加工工艺是大大增加的。相比于组合型冷弯型钢虽然其整体性能没有组合型冷弯型钢高,但是其在材料增加 32.3%的基础上,性能相比于 C 型冷弯型钢却提高了 105.1%。相比于组合型冷弯型钢来说更符合节能减排的发展理念,在增加承重能力的同时并没有增加太多的结构整体质量。故本文设计的新型截面
3、冷弯型钢是一种省材并且横向承重能力较高的优质工程构件。关键词:冷弯薄壁型钢;横向载荷;试验研究;凹型截面;仿真分析中图分类号:TU392.1 文献标志码:B 文章编号:1674-943X(2023)03-0028-05SectionalDesignofaNewCold-FormedThin-WalledSteelandPerformanceResearchoftheLateralLoadSUN Jun(Changchun Xinjinxiang Cold Bending Steel Co.,Ltd.,Changchun 130038,China)但是使用组合件也会存在很多弊端,需要将两个已加工
4、好的冷弯型钢构件通过打孔使用螺栓连接的方式结合在一起,此类方法因为有打孔会使原有的受力发生变化而出现应力集中,并且会使材料的使用成倍增加,所以急需设计一种省材并且横向承重能力较高的新型冷弯型钢截面结构。现阶段国内关于冷弯型钢的研究日益增多,从轴向载荷到径向载荷,从动态载荷到冲击载荷以及各种不同截面形状的承载性能研究,越来越多的研究成果使得冷弯薄壁型钢朝着轻便承载性能高的方向发展。何子奇等1利用腹板并合双肢冷弯薄壁型钢压弯构件,设计制作了 22 根构件进行压弯试验,试验与其比值约为 1.64,大大提高了横向承载力全截面值;李子轩2 以 MSC.Marc 和 Deform 为有限元软0 引言冷弯薄
5、壁型钢因其明显的结构优势被广泛应用于轻钢类工业中,而冷弯型钢的横向载荷是研发冷弯型钢技术的核心关键。针对施工情况而言,建筑构件往往会受到重载、撞击、火灾等危险,而如今冷弯型钢在实际的工程建筑中被大量地应用,并且其所占房屋结构的比例也日渐增加,其横向承受的载荷性能成为了近些年科研领域重要研究方向。其中利用 CFS 构件建造的多层建筑和大跨度框架已出现在许多领域,这些结构要求较高的轴向力或弯曲能力,因此,当单个截面无法承受所需的荷载时,将多个构件通过螺钉或焊接连接在一起,形成一个组合式CFS构件,这是目前实践中常见的解决方案。Abstract:In order to improve the lat
6、eral mechanical performance of cold-formed thin-walled steel,a new type of cold-formed steel section structure with low material consumption and high lateral load-bearing capacity is proposed.Mainly through theoretical analysis,simulation and experimental research,the performance analysis of lateral
7、 load on C-shaped cold-formed steel,lip-shaped cold-formed steel,combined cold-formed steel and new cold-formed steel is carried out,and the stress and strain conditions during the stress process are analyzed.The experimental results show that the overall performance of the combined cold-formed stee
8、l is the best among the four cold-formed steels,which is 160%higher than that of the C-shaped cold-formed steel,but the use of materials and processing technology are greatly increased.Compared to the combined cold-formed steel,although the overall performance of the new cold-formed steel is not as
9、high as that of the combined cold-formed steel,its performance has increased by 105.1%compared to the C-shaped cold-formed steel,on the basis of a 32.3%increase in material.Compared with combined cold-formed steel,it is more in line with the development concept of energy saving and emission reductio
10、n.While increasing load-bearing capacity,it does not increase the overall quality of the structure too much.Therefore,the new cold-formed steel designed in this study is a high-quality engineering component that saves materials and has high lateral load-bearing capacity.Keywords:cold-formed thin-wal
11、led steel;lateral load;experimental research;concave section;simulation analysis第 3 期29图 2 C 型冷弯型钢图 3 唇型冷弯型钢 图 4 组合型冷弯型钢为了试验结果的有效性,在尺寸设计时在相同弯折类型处采用相同尺寸,在控制尺寸的同时方便计算材料使用的比例。四种冷弯型钢的结构尺寸如表 1 所示。表 1 试验构件尺寸1.2 三维模型的建立及仿真模拟本次三维模型使用 SOLIDWORKS 进行冷弯型钢构件模型的建立,横向载荷的受力由 simulation件的平台,分别采用实验和仿真相结合的方法,对C 型钢从板材成
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