高性能不锈钢复合钢材轴心受压构件整体稳定性能与设计方法研究

基本信息
批准号:51608300
项目类别:青年科学基金项目
资助金额:20.00
负责人:班慧勇
学科分类:
依托单位:清华大学
批准年份:2016
结题年份:2019
起止时间:2017-01-01 - 2019-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:石永久,徐克龙,刘晓玲,王中兴,李泽霖
关键词:
整体稳定性能设计方法不锈钢复合钢材残余应力轴心受压构件
结项摘要

Clad steels fabricated from stainless steels as the cladding metal and conventional mild steels as the base metal possess significant benefits in terms of both low cost and high performance. Despite a mature industrial base and practical engineering experience as well as potential application in structural engineering being formed and indicated, there is little research reported in the literature on this new subject. Overall buckling behaviour of such clad steel columns subjected to axial compression is investigated in this project through full-scale experimental studies, numerical modelling and parametric analyses as well as theoretical research. Essential principle of effects of imperfections including geometric imperfections, cross-sectional residual stresses and compound contact interface imperfections (i.e. distribution of division regions) is clarified scientifically and quantitatively. By modelling the constitutive mechanics of the clad steel material, the residual stresses and the random distribution of the compound contact interface imperfections, fundamental mechanisms during the whole overall buckling process of the clad steel columns subjected to axial compression are elucidated systematically. On this basis, complete, accurate and robust design theories and calculation methods are developed for predicting the overall buckling behaviour of such columns. Research outcomes of this projects are prospective and advanced, which may fill the gap for the research on mechanical performance of the clad steel structures internationally and create a new design theory system and lead modern academic research focus in the world. It is also helpful for promoting the engineering application of the stainless-clad steels in construction.

不锈钢复合钢材兼具低成本与高性能的优点,在我国已具备了一定的产业技术基础和工程应用实践经验,且在结构工程领域的应用前景十分广阔,但国内外相关基础研究基本处于起步阶段。本项目通过足尺试验研究、数值建模计算及参数分析并结合理论分析,深入系统地研究该新型不锈钢复合钢材轴压构件的整体稳定受力性能,科学定量地阐释不锈钢复合钢材力学特性和构件初始缺陷(包括几何初始缺陷、截面残余应力、材料复合界面缺陷(即未结合区分布)的影响机理;通过建立不锈钢复合钢材的材料力学本构模型、截面残余应力分布模型及钢材复合界面缺陷随机分布模型,系统阐释不锈钢复合钢材轴压构件的整体失稳全过程力学机理,并制定完整、准确、可靠的设计理论和计算方法。本项目的研究内容和成果具有理论前瞻性,将弥补国内外针对复合钢材结构受力性能研究的不足,建立相应的设计理论体系,并能够引领国际学术研究热点;同时有利于推动国内外不锈钢复合钢材的工程应用。

项目摘要

不锈钢复合钢材是一种兼具优秀的力学性能和使用性能(耐蚀性)及综合成本优势的新型高性能钢材,并且在我国已具备了一定的产业技术基础和工程应用实践经验,在结构工程领域的应用前景十分广阔,但国内外相关基础研究还处于起步阶段。本项目通过足尺试验研究、数值建模计算及参数分析并结合理论分析,深入系统地研究了该新型不锈钢复合钢材轴压构件的整体稳定受力性能,科学定量地阐释了不锈钢复合钢材力学特性和构件初始缺陷(包括几何初始缺陷、截面残余应力、材料复合界面缺陷(即未结合区分布)的影响机理。通过对不锈钢复合钢材的材料力学性能进行试验研究,包括常温下、高温下、高温后单调拉伸性能和常温循环荷载下的力学性能,提出了不锈钢复合钢材的材料本构模型。使用分割法对不同尺寸的焊接截面进行残余应力测量试验,并提出相应的分布规律和模型,用于受压构件的整体稳定性能分析。通过弹性屈曲分析、弹塑性整体稳定轴压试验,系统阐释了不锈钢复合钢材轴压构件的整体失稳全过程力学机理,并提出了相应的设计理论和计算方法。本项目的研究内容和成果具有理论前瞻性,将弥补国内外针对复合钢材结构受力性能研究的不足,建立相应的设计理论体系,并能够引领国际学术研究热点,推动双金属复合材料的研究和工程应用。

项目成果
{{index+1}}

{{i.achievement_title}}

{{i.achievement_title}}

DOI:{{i.doi}}
发表时间:{{i.publish_year}}

暂无此项成果

数据更新时间:2023-05-31

其他相关文献

1

一种光、电驱动的生物炭/硬脂酸复合相变材料的制备及其性能

一种光、电驱动的生物炭/硬脂酸复合相变材料的制备及其性能

DOI:10.16085/j.issn.1000-6613.2022-0221
发表时间:2022
2

正交异性钢桥面板纵肋-面板疲劳开裂的CFRP加固研究

正交异性钢桥面板纵肋-面板疲劳开裂的CFRP加固研究

DOI:10.19713/j.cnki.43-1423/u.t20201185
发表时间:2021
3

特斯拉涡轮机运行性能研究综述

特斯拉涡轮机运行性能研究综述

DOI:10.16507/j.issn.1006-6055.2021.09.006
发表时间:2021
4

硬件木马:关键问题研究进展及新动向

硬件木马:关键问题研究进展及新动向

DOI:
发表时间:2018
5

栓接U肋钢箱梁考虑对接偏差的疲劳性能及改进方法研究

栓接U肋钢箱梁考虑对接偏差的疲劳性能及改进方法研究

DOI:10.3969/j.issn.1002-0268.2020.03.007
发表时间:2020

相似国自然基金

1

高性能钢材轴心受压构件局部屈曲与整体失稳的相关稳定性能和设计方法研究

批准号:51078205
批准年份:2010
负责人:施刚
学科分类:E0804
资助金额:41.00
项目类别:面上项目
2

新型超高强度钢材轴心受压构件整体稳定性能和设计方法研究

批准号:50708051
批准年份:2007
负责人:施刚
学科分类:E0804
资助金额:23.00
项目类别:青年科学基金项目
3

不锈钢复合钢材受压构件局部稳定和相关稳定性能及设计方法研究

批准号:51778329
批准年份:2017
负责人:班慧勇
学科分类:E0804
资助金额:60.00
项目类别:面上项目
4

不锈钢轴心受压构件稳定性试验和设计理论研究

批准号:51108007
批准年份:2011
负责人:杨璐
学科分类:E0804
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目