钢结构实验报告.docx

《钢结构基本原理》试验课程作业
H型柱轴心受压试验报告
试验名称
等边角钢轴心受压整体稳定试验
小组成员
理论课教师
吴明儿
试验日期
2014年10月21日
目录
一、试验目的 - 2 -
二、实验原理 - 2 -
1、基本微分方程 - 2 -
2、扭转失稳欧拉荷载 - 2 -
3、稳定性系数计算公式 - 3 -
4、柱子曲线 - 4 -
三、实验设计: - 4 -
1、试件设计 - 4 -
2、支座设计 - 5 -
3、测点布置 - 6 -
4、加载装置设计 - 7 -
四、实验准备 - 8 -
1、试件截面实测 - 8 -
2、材料拉伸试验:给出屈服强度、弹性模量 - 9 -
3、试件对中 - 9 -
4、测点检查 - 9 -
5、采用实测截面和实测材料特性进行承载力计算 - 10 -
五、试验结果初步分析 - 10 -
1、试验现象 - 10 -
2、荷载-应变曲线 - 11 -
3、荷载-位移曲线; - 12 -
4、实测极限承载力比较 - 12 -
6、分析试验结果和理论值之间的差异,分析产生这种差异的原因 - 12 -
六、试验结果深入分析 - 13 -
一、试验目的
(1)通过实验掌握钢构件的实验方法,包括试件设计、加载装置设计、测点布置、实验结果整理等方法;
(2)通过实验观察等边角钢截面轴心受压柱的失稳过程和失稳模式;
(3)研究等边角钢轴心受压柱应力应变关系;体会等边角钢轴心受压柱实际承载力与理论承载力之间的区别。
(4)将理论极限承载力和实测承载力进行对比,验证轴心受压构件的柱子曲线。
二、实验原理
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:
2、构件失稳欧拉荷载
等边角钢截面为单轴对称截面,剪力中心在对称轴上,设对称轴为x轴,则有 y0 = 0,代入上式可得:
(a)
(b)
(c)
说明等边角钢单轴对称截面轴心压杆在弹性阶段工作时,其中有两个微分方程是相互联立的,即在y方向弯曲产生变形时,必定伴随扭转变形,反之亦然。这种形式的失稳称为弯扭失稳。而式(b)仍可独立求解,因此单轴对称截面轴心压杆在对称截面内失稳时,仍为弯曲失稳。
欧拉公式:
对于理想压杆,由于荷载通过剪力中心所以不会发生弯扭失稳。
绕Y轴弯曲失稳:
等边角钢压杆的计算长度和长细比为:
绕Y轴弯曲失稳计算长度:,长细比
长细比可化为相对长细比:
3、稳定性系数计算公式
H字型截面压杆的弯曲失稳极限承载力:
根据欧拉公式得
佩利公式:
再由公式可算出轴心压杆的稳定性系数。
4、柱子曲线
当λ≤,φ=σcrfy=1-α1λ2
当λ≥,φ=σcrfy=12λ2[α2+α3λ+λ2-α2+α3λ+λ22-4λ2 ]
α1=,α2=,α3=
三、实验设计:
2、支座设计
单刀口支座图
单刀口详图
(2)支座设计原理
双刀口支座由3块钢板组成,中间一块钢板上表面开有横槽,下表面开有纵
槽;上钢板则设有一道横刀口,下钢板设有一道纵刀口。将这3 块钢板和在一起
就组成了双刀口支座,它在两个方向都能很好的转动。
(3)支座模拟的边界条件
实现双向可滑动,模拟为双向铰支座。
3、测点布置
(1)应变片、位移计布置图
测点、通道对应表:
各物理量含义
CH1_物理量
荷载kN
CH6-7 物理量
跨中位移(如图)
CH11-14_物理量
跨中应变(如图)
4、加载装置设计
(1)加载方式——千斤顶单调加载
本试验中的时间均采用竖向放置。采用油压千斤顶和反力架施加竖向荷载。
加载阶段:缓慢持续加载
卸载阶段:缓慢卸载。
(2)加载装置图
(3)加载原理
千斤顶在双刀口支座上产生的具有一定面积的集中荷载通过刀口施加到试
件上,成为近似的线荷载,在弱轴平面内是为集中于轴线上的集中力。
(4)加载装置模拟的荷载条件
两端铰接的柱承受竖直轴心压力荷载。
四、实验准备
1、试件截面实测
实测值见下表:
等边角钢的物理参数测量表
序号
宽度b(mm)
厚度t(mm)
长度l(mm)
1



2



3



4



5



6



7



8



9