试件的有限元分析计算设置过程

icem2005

　　所有试件的有限元分析计算过程都分三个荷载步。第一荷载步，创建没有几何初始缺陷和残余应力的试件模型，施加位移约束，并在柱顶施加一个小于柱截面屈服荷载的轴向压力，然后进行静力(Static)求解，以获得模型的刚度矩阵。第二荷载步，进行特征值屈曲(EigenBuckling)分析，求解得到柱子的屈曲模态。第三荷载步，将柱截面残余应力作为初始应力输入模型，采用柱子的一阶屈曲模态作为几何初始缺陷的变形状态，并输入几何初始缺陷的数值(如表所示)，施加轴向压力荷载，采用弧长法进行求解。

　　在第三荷载步求解过程中，求解类型选择“大变形静力(LargeDisplacementStatic)”，以考虑几何非线性的影响，同时，施加荷载的数值应通过几次试算，使得最终计算得到的收敛的子步最大时间接近1，以保证结果具有较高的精度。

　　在输入试件的几何初始缺陷时，在第二荷载步特征值屈曲(EigenBuckling)分析结果的基础上，用*get命令提取柱中截面处的位移(需考虑位移数值的正负号取绝对值最大值)，计算得到柱中截面处几何初始缺陷实测值(如表所示)相对于此位移值的比值，然后采用UP-GEOM命令，选择柱子的一阶屈曲模态作为几何初始缺陷的变形状态，并将这一比值输入，则输入有限元模型的试件几何初始缺陷即为试验实测值。

　　对于第一组试件，试验实测的截面各边中部的残余压应力分别为145MPa、92MPa、148MPa、105MPa，其中最大值148MPa约为0.21fy。对于第二组试件中的方形截面，试验实测的截面各边中部的残余压应力最大值约为0.14fy。可以看到，超高强度钢材焊接截面残余应力的实测值明显小于欧洲钢结构规范和我国钢结构规范在制定柱子曲线时所采用的残余应力数值。



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