同济大学钢结构实验报告-T型柱受压

.《钢结构实验原理实验报告》——T型柱受压构件试验1551924张舒翔一、 实验目的通过试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。通过试验观察T形截面轴心受压柱的失稳过程和失稳模式。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、 实验原理可能发生的失稳形式（1）绕x轴弯曲失稳（2）绕y轴弯曲同时绕杆轴扭转的弯扭失稳2. 基本微分方程EIxv v0 Nv Nx0 0EIyuu0NuNy00EI0GIt0NxvNyur2NR0000而对于T型截面，X0=0,Y0≠0,得到EIxvv0Nv0EIyuu0NuNy00EI0GIt0NxvNyur2N0000长细比计算1/10.T型截面的欧拉荷载2/10.T型截面压杆的极限承载力三、 实验设计T型截面加工示意图3/10.支座设计形成约束：双向可转动端部不可翘曲端部不可扭转应变片及位移计布置4/10.承载力估算(1)规范公式cr12222fy2232342欧拉公式21/所测得的承载力应介于两者之间5/10.四、 实验前准备构件数据测量实测截面平均值截面1截面2截面3截面高度Hmm80.2480.4080.1780.14截面宽度Bmm49.6649.6249.7449.63腹板厚度Twmm3.723.703.623.84翼缘厚度Tfmm3.773.843.693.79试件长度Lmm600.00600.00600.00600.00刀口厚度mm36.00计算长度Lxmm672.00计算长度Lymm672.00计算长度Lwmm296.00材性试验屈服强度fyMPa306.77弹性模量EMPa206000.00承载力估算将截面特性带入公式得λx25.78λx_0.3167λy74.06λy_0.9098λθ81.36λθ_0.9994λω100.32λω'1.2322即发生弯扭失稳欧拉公式计算的承载力21/ 0.65866/10.NE Afy 95.33KN规范公式计算的荷载查表为0.4661Ncr Afy 67.47KN则最终承载力应为 67.47-95.33KN正式加载前准备检查应变片及位移计工作良好并进行预加载，预加载荷载一般为极限承载力的30%，可实现检测设备是否正常工作、检测应变片和位移计、压紧试件，消除空隙。并且若发现初偏心过大还可进行偏心调整。五、 正式加载试验现象加载初期：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。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。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。荷载不继续增加，而试件的变形明显增大荷载位移曲线越过水平段，开始出现下降构件发生弯扭失稳破坏。破坏照片：承载力分析7/10.极限承载力为76.24KN，小于欧拉公式计算的承载力，大于按规范计算的承载力。原因分析1）拉公式是采用“理想弹性压杆模型”，即假定杆件是等截面直杆，压力的作用线与截面的形心纵轴重合，材料是完全均匀和弹性的，没有考虑构件的初始缺陷如材料不均、初始偏心及初弯曲等的影响，但在试验中不可能保证试件没有缺陷，同时试件的加载也不可能完全处于轴线上，故实际承载力低于欧拉公式算得力。2）规范公式计算是在以初弯曲为l/1000,选用不同的界面形式，不同的残余应力模式计算出近200条柱子曲线。并使用数理方程的统计方式，将这些曲线分成4组，公式采用了偏于安全的系数，在这个过程中规范所考虑的初始缺陷影响小于此次实验，所以实验所得的承载力值小于计算值。破坏分析8/10.图一主要显示了弯曲破坏过程，一开始随着荷载的增大，两者均呈线性增长，后承载力继续增大，两条曲线分开，试件向着6_1所在的方向发生弯曲凸起，最终导致破坏。图二主要显示了扭转破坏的过程，一开始，曲线几乎没有变，后来突然产生分支，测点所在截面处产生顺时针扭转。综上，破坏形式为弯扭破坏缺陷分析可见构件与理论情况拟合较好。六、误差分析初偏心：由于制造、安装误差的存在，压杆也一定存在不同程度的初偏心。初偏心对压杆的影响与初弯曲的十分相似，一是压力一开始就产生挠曲，并随荷载增大而增大；二是初偏心越大变形越大，承载力越小；三是无论初偏心e0多小,它的临界力Ncr永远小于9/10.欧拉临界力NE。残余应力：残余应力使部分截面区域提前屈服，从而