H型截面轴心受压柱实验

H型截面轴心受压柱实验一、实验目的1、通过实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。2、通过实验观察H型截面轴心受压柱的失稳过程和失稳模式。3、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：''''00()0IVIVxEIvvNvNx''''00()0IVIVyEIuuNuNy''''''''2''''00000()()0IVIVtEIGINxNyrNR2、扭转失稳欧拉荷载H型截面为双轴对称截面，因其剪力中心和形心重合，有x0y00，代入上式可得：''0()0IVIVxEIvvNv(a)''0()0IVIVyEIuuNu(b)''''2''''000()()0IVIVtEIGIrNR(c)说明H型双轴对称截面轴心压杆在弹性阶段工作时，三个微分方程是相互独立的，可分别单独研究。在弹塑性阶段，当研究（a）式时，只要截面上的产于应力对称与Y轴，同时又有00u和00，则该式将始终和其他两式无关，可单独研究。这样，压杆将只发生Y方向的位移，整体失稳呈弯曲变形状态，称为弯曲失稳。这样，式（b）也是弯曲失稳，只是弯曲失稳的方向不同而已。对于式（c），如果残余应力对称与X轴和Y轴分布，同时假定，00u和00则压杆将只发生绕Z轴的转动，失稳时杆件呈扭转变形状态，称为扭转失稳。对于理想压杆，则有上面三式可分别求得十字型截面压杆的欧拉荷载为：绕X轴弯曲失稳：220xExxEINl，绕Y轴弯曲失稳：220yEyyEINl绕Z轴扭转失稳：222001()EtEINGIlrH字型截面压杆的计算长度和长细比为：绕X轴弯曲失稳计算长度：00xxll，长细比0/xxxli绕Y轴弯曲失稳计算长度：00yyll，长细比0/yyyli绕Z轴扭转失稳计算长度：00ll，端部不能扭转也不能翘曲时0.5，长细比222200011tIGIlArEAr上述长细比均可化为相对长细比：yfE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22EwwEAN得222yE佩利公式：200(1)(1)22yExyExcryExfff再由公式cryf可算出轴心压杆的稳定性系数。4、柱子曲线当当三、实验方案图2.1钢结构柱实验示意图1、实验步骤在反力平台上安装试件，安装测力传感器，使用千斤顶施加荷载。加载初期，分级加载，时间间隔约2min；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、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：应变不能保持线性发展，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，说明构件已经达到了极限承载力，无法继续加载。卸载后，有残余应变，说明构件已经发生了塑性变形。