钢结构实验报告

1、L ENGINEERING?钢结构根本原理?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2021年10月21日丈茹久专I爭Vfc?钢结构根本原理?试验课程作业COLLEGE OF CIVIL ENGINEERING目录一、 试验目的 -2 -二、 实验原理-2 -1、 根本微分方程 -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-3 -三、 实验设计： -4 -1、 试件设计 错误！未定义书签。2、支座设计-4 -3、测点布置-5 -4、加载装置设计 -5 -四、实验准备-6 -1、试件截

2、面实测-6 -2、材料拉伸试验：给出屈服强度、弹性模量 -7 -3、试件对中-8 -4、测点检查-8 -5、采用实测截面和实测材料特性进行承载力计算 -8 -五、试验结果初步分析 -9 -1、试验现象-9 -2、荷载-应变曲线-10 -3、荷载-位移曲线；-10-4、实测极限承载力比拟 -11 -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-11 -六、试验结果深入分析 -11 -亠、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

3、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比照，验证轴心受压构件的柱子曲线。二、实验原理1、根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:IVElx(vIV Vo )NvNX00EIy(UIVIVUo )NuNy。0EI ( IV0IV) Glt(II0)NX0 Ny r02NR02、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，那么有yo 0,代入上式可得：IVEIx(vIV v )NvNX0 0(a)i , IVIV、IIEIy(UUo )Nu0(b)i Z IVIV、nn2 EI

4、 (0 )GI t(0 )r0 NR0(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v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：NEy2ei20y等边角钢压杆的计算长度和长细比为:绕丫轴弯曲失稳计算长度：loyylo，长细比y ly/iy3、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:2ea根据欧拉公式New Er得EWw2Efy22ww佩

5、利公式:fy(10)Ex2(10) Ex2Ex再由公式;可算出轴心压杆的稳定性系数。cr4、柱子 曲线当?c 0.215 , =壬=1 - ?当?0.215 , = ?=埶? + ? ?) - ? + ? ?)2 - 4?= 0.65, ? = 0.965,?= 0.300a曲线匕世蝕三、实验设计:2、支座设计(1) 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，中间一块钢板上外表开有横槽，下外表开有纵 槽；上钢板那么设有一道横刀口，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。

6、3、测点布置1应变片、位移计布置图CHI!CHI 1CH7y(2)测点、通道对应表：各物理量含义CH1物理量荷载kNCH6-7物理量跨中位移如图CH11-14物理量跨中应变如图4、加载装置设计采用油压千斤顶和反力架施加竖向荷载。1加载方式一一千斤顶单调加载 本试验中的时间均采用竖向放置 力卩载阶段：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

7、数测量表序号宽度b(mm)厚度t(mm)长度l(mm)135.142.991000.00234.652.941000.00335.662.851000.00435.612.92535.552.88634.212.86734.962.84834.662.86935.082.921034.662.94均值35.322.921000.00实测截面图实际截面性质:2197.74mm437855.52mm , Iy49621.85mm0.5 1000lxIx37855.52；197.7413.84mm, iyIy9621.85 6.98mmA197.7413.84l oy36.13, yiy300143

8、.276.98实际截面性质截面规格单位截面积A2 mm197.74计算长度L0mm1000.00回转半径lymm6.98长细比2y143.27回转半径ixmm13.84长细比入36.132、材料拉伸试验：给出屈服强度、弹性模量材性试验单位数值屈服强度fyMPa355.40弹性模量EMPa190000.003、试件对中竖向放置轴心受压几何对中应变对中 试加载，根据应变片的应变读数判断是否对中并调整4、测点检查检查测点应变片和位移计是否正常工作，并确定位移计的正负方向5、采用实测截面和实测材料特性进行承载力计算欧拉公式计算只需计算1.97241.9 105Ney2ea2y

9、259 10 197.74 18.06kN143.272EyNey197.74391.33MPaEy91.330.2570355.40标准公式计算查表得知为b类截面，那么20.965，30.30012_ 厂 22尹 2 3) .( 2 3) 4 0.2173Ncr Afy 0.2173 197.74 355.4015.27kN综上，理论上承载力应该在15.2718.06kN之间五、试验结果初步分析1、试验现象1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。2接近破坏：应变不能保持线性开展，跨中截面绕弱轴方向位移急剧增 大。3破坏现象：柱子明显弯曲，支

10、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，说明构件已经到达了极限承载力，无法继续加载。卸 载后，有剩余应变，说明构件已经发生了塑性变形。4破坏模式：绕弱轴弯曲失稳破坏。5破坏照片：2、荷载-应变曲线12荷载-应变关系曲线12-10008-50010CH12物理量CH13物理量2CH14物理量100015000CH11物理量0500应变10-620003、荷载-位移曲线;-4-21210荷载-位移关系曲线CH6物理量CH7物理量246位移mm10124、实测极限承载力比拟实测极限承载大小为140.265kN。1和欧

11、拉公式比拟：实测值小于欧拉荷载282.85kN2和标准公式比拟：实测值大于标准得出的极限荷载115.45kN6、分析试验结果和理论值之间的差异，分析产生这种差异 的原因实测极限承载力为140.265kN,小于欧拉荷载，大于标准公式计算结果。 1欧拉公式是采用“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标准公式计算是在以初弯曲为1/1000,选用不同的界面形式，不同的 剩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，公式采用了偏于平安的系数，在这个过程 中标准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。六、试验结果深入分析1、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e多小, 它的临界力Ncr永远小于欧拉临界力NE2、剩余应力：剩余应力使局部截面区域提前屈服，从而削弱了构件刚度，导致 稳定承载力下降。3、初弯曲：严