我的演示实验试验

1、学号：1250812 姓名：钢结构演示试验报告钢结构演示试验报告试验名称：十字型柱受压构件试验姓名：学号：1250812试验日期：2014 年 10 月 24 日一、 试验目的1、 了解十字形截面轴心受压钢构件的整体计、测点布置、加载方式、试验结果整理与分析等。试验，试件设计、试验装置设2、 观察十字形截面轴心受压柱的失稳过程和失稳模式，加深对其整体概念的理解。3、 将论承载力和实测承载力进行比较，加深对十字形截面轴心受压构件整体系数及其计算公式的理解。二、 试验原理1、 十字形截面失稳形态十字形截面属于双轴对称截面，但是其抗扭刚度和翘曲刚度较小。对于没有不设置平面外支撑的十字型截面构件，当构

2、件较长时，构件发生绕弱轴的弯曲失稳；而当构件较短时，构件将发生扭转失稳，如图 1。2、 计算原理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：图 1 十字形截面失稳形态1学号：1250812 姓名：钢结构演示试验报告2) 扭转失稳荷载十字型截面为双轴对称截面，因其剪力中心和形心重合，有X0=0,Y0=0，代入上式可得：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的，可分别单独研究。在弹塑性阶段，对于a，b两式时，只要截面上的产于应力对称于Y（X）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（X）方向的位移，整体失稳

3、呈弯曲变形状态，称为弯曲失稳。对于式（c），如果残余应力对称与 X 轴和 Y 轴分布，同时绕 Z 轴的转动，失稳时杆件呈扭转变形状态，称为扭转失稳。u0=0 和0=0 则压杆将只发生对于理想压杆，则有上面三式可分别求得压杆的荷载为：对于试验中的十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：Lox=uxL0，长细比0x= Lox /ix绕 y 轴弯曲失稳计算长度：Loy=uyL0，长细比0y= Loy/iy绕 z 轴扭转失稳计算长度：Lo=uxL，长细比0= Lo/ix3)性系数计算步骤：十字型截面压杆的弯曲失稳极限承载力计算公式：2学号：1250812 姓名：钢结构演示试验报

4、告三、 试验准备1、 试件设计1)试件截面（十字形截面）ht1504.0mm；2)试件长度：L500mm；3)钢材牌号：Q355B.图 2 试件设计（弯曲失稳）3学号：1250812 姓名：钢结构演示试验报告2、 实测几何参数实测数据如下下图 3 及表 1 所示：表1 截面实测数据图 3 截面实测图3、 材料力学性能试验结果1) 屈服强度：306.77 MPa2) 弹性模量：2.06 105N/mm24实测截面平均值截面 1截面 2截面 3截面宽度B1mm150.00150.00150.00150.00截面宽度B2mm150.00150.00150.00150.00平均宽度 Bmm150.00

5、板厚 T1mm4.104.014.134.16板厚 T2mm3.923.903.903.97板厚 T3mm4.023.934.024.10板厚 T4mm4.034.073.964.05平均板厚 Tmm4.02试件长度 Lmm500.00500.00500.00500.00计算长度Lxmm250.00计算长度Lymm250.00计算长度Lwmm250.00学号：1250812 姓名：钢结构演示试验报告4、 试验装置图 4 为进行工字形截面轴心受压构件整体试验采用的试验装置，加载为千斤顶。构件竖向放置，千斤顶于构件上端施加，荷载值由传感器测得。为了准确实现构件两端铰接的边界条件，设计了双刀口固定铰

6、支座。双刀口支座在任意方向上具有良详图见图 5。转动性能。支座图 4 试验装置图 5 双刀口支座详图5、 加载方式十字形截面轴心受压构件整体试验采用单调加载，并采用分级加载和连续加载相结合的加载制度。在加载初期，当荷载小于理论承载力的80%时，采用分级加载制度，每次加载时间间隔为2分钟；当荷载接近理论承载力时，改用连续加载的方式，但加载速率应在合理的范围之内。在正式加载前，为检查仪器仪表工作状况和压紧试件，需进行预加载，预加载所用的荷载可取为分级荷载的前3级。5学号：1250812 姓名：钢结构演示试验报告具体加载步骤如下： 荷载小于理论承载力的60%时，采用分级加载，每级荷载增量不宜大于理论

7、承载力计算值的20； 当荷载小于理论承载力的80%时，仍采用分级加载，每级荷载增量不宜大于理论承载力计算值的5； 当荷载超过理论承载力的80%以后，改用连续加载，加载速率量不宜大于理论承载力计算值的5%； 当构件达到极限承载力时，停止加载，但保持千斤顶回油阀为关闭状态，持续3分钟左右。由于构件达到了失稳状态，因此即使关闭回油阀，荷载仍然会出现下降，而试件的变形将继续发展；在每分钟荷载增 最后缓慢平稳的打开千斤顶回油阀，将荷载逐渐卸载至零。6、 测点布置测点布置示意图及对应表如下所示：图 6 跨中截面片布置表 2 测点布置图 7 跨中截面位移计布置6图中编号实际测点编号片S129_1S229_2

8、S329_3S429_4S529_5S629_6S729_7S829_8位移计D59_7D79_9D69_8D89_5荷载9_1学号：1250812 姓名：钢结构演示试验报告四、 试验预分析1、 实测截面的截面特性计算计算结果如下表：表 3 实测截面的截面特性2、 预估承载力计算由上表数据可知，十字柱将会发生绕 Z 轴的扭转失稳，将相关数据代入前述计算步骤，可以得到承载力预估值如下表：表 4 承载力计算7规范 b 曲线0.5451公式0.8392按规范预计极限承载力kN198.8荷载kN306.06截面规格十字 151*5fyMPa306.77EMPa206000.00Amm21188.87i

9、ymm30.84ixmm30.84Iwmm63037656.47Itmm46480.33y0mm0.00r0mm43.61比 0.3GMPa79230.77A*r02mm42260951.70Lxmm300Lymm300Lmm300x9.73y9.7388.87x0.1195y0.11951.0916学号：1250812 姓名：钢结构演示试验报告五、 试验现象1、 试验描述1)开始阶段，荷载与为线性增长；2)随着荷载增加，试件开始出现扭转3)最后试件发生失稳。试件最终的失稳形态如图8.图 8 最终失稳破坏2、 最终破坏模式试件的最终破坏模式为：绕 Z 轴的扭转失稳。六、 试验结果1、 绘制荷载

10、-曲线8荷载kN荷载-曲线30025029_120029_415029_510029_8500-3000-2000-1000010002000-50学号：1250812 姓名：钢结构演示试验报告2、 绘制荷载-位移曲线3、 实际承载力测得最终极限荷载为 263.266KN，位于荷载与规范荷载之间。曲线1.2规范b曲线试验结果Ansys结果规范1.00.80.60.40.20.00.00.51.01.52.02.53.09荷载kN荷载-位移曲线2001501009_79_550位移mm0-2.5-2-1.5-1-0.500.51-50学号：1250812 姓名：钢结构演示试验报告七、 结果分析1

11、、 试验现象与试验曲线解读1) 从荷载-曲线中可以看出，片1,3,5,7几乎同时达到屈服，说明各方向增量几乎同步，可以看出发生的扭转失稳；2) 在片中，试件的部分片（贴于十字的腹板翘曲出的一面的片）出现了先是压，后是拉的现象。这是由于开始荷载较小时，板的弯曲程度小，试件的全截面都处于受压状态；随着荷载的增加，试件的腹板的弯曲程度变大，就会在试件截面上出现受拉区域，使得片显示出拉；3) 从荷载-位移曲线（图14）中可以明显看出，各轴方向位移增量几乎同步增加，说明各方向同步发生位移，说明发生的是扭转破坏。2、 试验结果与理论计算结果比较实测构件承载力为263.266KN，大于规范计算极限荷载，小于是因为：荷载