轴心受压CFRP—铝合金组合管弹塑性屈曲性能分析VIP免费

第23卷增刊Ⅱ2006年12月v01．23Sup．ⅡDec．2006工程ENGDmER玳G力学MECHANICS210文章编号：1000-4750(2006)sup．Ⅱ-0210-07轴心受压CFI冲一铝合金组合管弹塑性屈曲性能分析+钱鹏1，一，叶列平1，一，冯鹏1，2(1．清华大学土木工程系，北京lO0084；2．清华大学结构工程与振动教育部重点实验室，北京100084)摘要：cFl诤管具有轻质高强的特点，适合于建造大跨度空间网格结构，但其破坏呈脆性，且以节点连接破坏为主，不能充分发挥CFRP材料的优点，为此建议将CFI啦与铝合金组合形成CFI冲一铝合金组合管来改善其受力性能和构件连接性能。首先对CFI心一铝合金组合长管进行了轴心受压稳定试验研究，得到其基本受力性能与破坏模式。利用有限元方法对组合管的特征值屈曲进行分析，研究不同CFRP铺层角度、厚度和顺序的影响。根据特征值屈曲的分析结果，引入初始几何缺陷，对组合管进行了弹塑性屈曲分析，并将分析结果与试验结果进行了对比，确定了有限元分析模型的合理性，进一步研究了不同长细比、铺层角度和厚度对组合管弹塑性稳定性能的影响机理。最后基于试验结果与数值分析结果，通过修正Peny稳定计算公式，得到了CFRP一铝合金组合长管屈曲荷载的计算公式。关键词：轴心受压；CFRP；铝合金；组合管；弹塑性屈曲；稳定中图分类号：TU31l文献标识码：AELASTo．PLASTICBUCKLINGBEHAVIoRoFCFRP-ALUMINUMCoMPoSITEPIPEUNDERAⅪALLYCoMPRESSIVELoAD+QL气NPer培1一，ⅦLie—pin91’一，FENGPen91'2(1．Depa竹mentofcivilE心neering'Tsinghllauniversi饥Be幻ing100084，chi呦(2．KeyLabo珀toryofstnlctIlralEngineeringatldVibmtionofc“naEdl|cationMinig时，TsinghuauniVersity，Be幻ing100084，cllim)Abstract：Duetoitslight-weightarldlligh_s仃en垂h，CFRPpipescanbellsedfbrtllecoIls仃uctionoflong-spanlattices仃ucnlres．ButtheshortcoIIlingofcollnectionfailurebetweenelementsres仃ictsthemilizationofits11ighs仃en蚰．SoCFRP一舢uIIlin眦lcompositepipe，111adeofaluIIlinumpipe、)l，ith研appedcFRPsheets，isproposedheretoimproVetheloadiI玛capaci够andcomlectionbehaVior．Thecompositepipesunderaxialf-orcewerefirstlytestedtoobtainitsloadingpropemesandfailllrenlodes．Theneigen、，aluebucldingbellaViorswerestIldiedwithFEMtoinves衄atethei11fluenceofdi航∞ntplyangles，Ⅱlickllessandsequence．Aninitialimperfectionwasin虹oducedintoFEmodelb粥edontestresultstofIl：nherstudy也eelasto．plasticbuckhngbeha啊orsofc伽叩ositepipesinfluencedbydif‰ntslendenlessratios，plyanglesandthichess．Fimlly，basedonthetestedandn岫erical撇lysisresults，af-ormulatocalculatethebucklingloadofcompositepipesunderaxiallycompressiVeloadisobtainedbycon．ectingPe门眵矗mHula．Keywords：aXialcon珥ession；CFI冲；al啪inumalloy；con平10sitepipe；elasto—plasticbucⅪing；s切rbil时收稿日期：2006_01．16基金项目：国家自然科学重点基金(编号50238030)作者简介：嚏％鹏(1980)，男，江苏宜兴人，博士生，从事结构工程研究；叶列平(1960)，男，浙江温州人，教授，博士，博导，从事结构工程研究(EⅧail：ylp@tsingllm．edu．cn)；冯鹏(1977)，男，陕西耀县人，讲师，博士，从事FRP结构研究但·mil：fengpcng@tsinglllIa．edu．cn)。万方数据工程力学211近年来，碳纤维增强复合材料(CarbonFiberReinf．0rcedPoly眦，简称cFRP)因其轻质高强和耐腐蚀性好的优点，被广泛地应用于工程结构[1’2】。利用CFRP构件形成的空间结构，适应性强，维护费用低，运输安装便利，如日本开发了用CFI冲卷管建造空间网架结构，重量只有钢网架的25％。但由于CFRP构件的受力性能为弹脆性，且具有各向异性的特性，构件间的连接破坏往往成为控制结构承载力的关键【3】。为了改善cFRP构件连接承载力，提高其延性，本文建议将CFRP与铝合金组合，形成CFRP一铝合金组合结构构件。这种新型高强、轻质、耐腐蚀组合结构可用于大跨度空间结构、开合结构和耐腐蚀结构，并可用于航天空间结构。...