​460MPa钢材焊接截面轴压试件

本节采用有限元方法对上文 12 个 460MPa 钢材焊接截面轴压试件进行计算。为避免板件局部屈曲的影响（试验研究中未发生局部屈曲），模型采用 BEAM188 三维梁单元，柱两端各设置一转动弹簧，采用 COMBIN39 非线性弹簧单元，用以模拟试验设备中柱端的圆柱铰。图3-46 为焊接工字形和箱形截面的网格划分，实现方法是采用 PLANE82 单元在截面上划分网格生成 BEAM188 单元的自定义截面数据;焊接工字形截面的翼缘中心是与腹板等宽的方形网格，焊缝附近位置是与焊缝等宽的方形网格，翼缘外伸部分均分为 10个网格。腹板两端是与焊缝等宽的方形网格，其他部分均分为 20 个等分网格，各焊缝均为1个三角形网格;焊接等边箱形截面的角点是与板厚相等的正方形网格，其他部分均等分为 20 个网格。已有的研究成果表明图 3-46 所示的截面网格划分密度已经足够精确。文献中的试算也表明，当把工字形截面翼缘外伸部分均分为 20 个网格，腹板中部均分为 40个网格后，试件整体稳定承载力计算结果的变化范围小于 0.01%，表明现有网格划分已经足够精细，同时便于残余应力分布模型的输入。

图3-50 为典型试件 B5-460 荷载-柱中水平位移曲线有限元计算结果与试验结果的对比。可以看出，变形发展和失稳特征为整体弯曲失稳，与试验结果一致，但构件的变形刚度差别较大;这主要是由于构件几何初始形状以及柱端约束条件无法得到精确模拟，而这两个因素对构件的变形和刚度有显著影响。

综上所述，本章的有限元方法能够准确模拟 460MPa钢材焊接工字形和箱形截面轴心受压构件的整体稳定承载力。