文档介绍：实验名称:T柱3
实验组号:未知
实验日期:2012 年4 月25日
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型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:
轴心受压构件的可能破坏形式
轴心受压构件的截面如无削弱,一般不会发生强度破坏,整体失稳或局部失稳总是发生在强度破坏之前。而其中整体失稳破坏是轴心受压构件的主要破坏形式。
轴心受压构件在轴心压力较小时处于稳定平衡状态,如有微小干扰力使其偏离平衡位置,则干扰力除去后,仍能回复到原先的平衡状态。随着轴心压力的增加,轴心受压构件会由稳定平衡状态逐步过渡到随遇平衡状态,这时如有微小干扰力使基偏离平衡位置,则在干扰力除去后,将停留在新的位置而不能回复到原先的平衡位置。随遇平衡状态也称为临界状态,这时的轴心压力称为临界压力。当轴心压力超过临界压力后,构件就不能维持平衡而失稳破坏。
轴心受压构件整体失稳的破坏形式与截面形式有密切关系,与构件的长细比也有关系,单轴对称截面如T形截面在失稳时可能分别出现弯扭失稳或弯曲失稳。
基本微分方程
钢结构受压杆件一般都是开口薄壁杆件。根据开口薄壁理论,具有初始缺陷的轴心压杆的弹性微分方程为
EIx(vIV-v0IV)+Nv”-Nx0=0
EIy(uIV-u0IV)+Nu”-Ny0=0
EI(IV-0IV)+GIt(-0”)- Nx0v”+Ny0u”+r02N”-”=0
其实质为力的平衡方程。
单轴堆成截面的剪力中心在对称轴上。设对称轴为x轴,则有=0,带入基本微分方程后
可得
由经过变形后的微分方程可以看出,在弹性阶段,单轴对称截面轴心受压构件的三个微分方程中有两个是相互联立的,即在y方向弯曲产生变形v时,必定伴随扭转变形θ,反之依然。这种形式的失稳成为弯扭失稳。而其中第二个式子仍可独立求解,此单轴对称截面轴心压杆在对称平面内失稳时,仍为弯曲失稳。两种情况何者临界力低,则发生那种失稳。
3. 弯扭失稳欧拉荷载
绕x轴弯曲失稳 NEx=π2EIx/l0x2
绕y轴弯曲失稳 NEy=π2EIy/l0y2
绕z轴扭转失稳 NEθ=π2EIθ/l0θ2
绕y轴弯曲同时绕z轴扭转失稳
4. 计算长度和长细比
绕x轴弯曲失稳计算长度
绕y轴弯曲失稳计算长度
绕z轴扭转失稳计算长度
端部不能扭转也不能翘曲
绕x轴弯曲失稳长细比
绕y轴弯曲失稳长细比
绕z轴扭转失稳长细比
弯扭失稳等效长细比
上述长细比均可化为相对长细比
5. 绘制柱子曲线
e
三. 实验设计
1. 试件设计
试件截面 T形截面
h×b×tw×tf=63×61××
试件长度 L=872mm;
钢材牌号 Q235B;
试件加工图

2. 支座设计
采用双刀口设计,实现双向可转动,同时保证端部不翘曲,不扭转。
3. 测点布置
由于构件跨中为位移与应变最大处,故在跨中截面布置了应变片和位移计。
1) 测点布置应满足测试荷载、应变、变形、转角的需要,并满足:测点数量合理;测点
的布置方便控制试验过程;数据之间可以相互印证
2) 测点布置图
测点的布置以及与通道号的对应位置如下图所示:
应变片
实际测点编号
位移计

S1
43_2
D1
40_3
S2
43_4
D2
40_4
S3
43_3
D3
40_5
S4
43_1

荷载
40_1

4. 加载装置设计
1) 单调加载
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。
加载初期:分级加载,每级荷载约10%Pu,时间间隔约2分钟
接近破坏:连续加载,合理控制加载速率,连续采集数据
卸载阶段:缓慢卸载
2) 加载装置图
3) 加载设计原理
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。
5. 实验准备
1) 试件截面实测
(1) 截面实测表
实测截面

截面1
截面2
截面3
平均值
截面高度H
mm

截面宽度B
mm

腹板厚度Tw
mm

翼缘厚度Tf
m