分析非线性金属结构材料轴压柱相关稳定承载力直接强度法

侯琳 中航西安飞机工业集团股份有限公司

通过观察不锈钢与铝合金的应力-应变曲线，不难发现其具有十分明显的非线性特征，据此将以上材料计入至非线性金属结构材料的范畴，其力学性能和常见结构钢材之间存在显著差异，我国线性规范仅对该类结构的设计做出一定修整，但对材料构件没有系统的设计测算方法。本文在ABAQUS软件辅助下，综合考虑多方面因素，探究直接强度法在非线性金属材料轴压柱承载力测算方面的应用情况。

一、有限元分析

利用ABAQUS 软件分析轴压柱局部稳定性测量检测得到的数据。选用积分壳单元S4R 作为模型的网格，改单元内布设了沙漏控制选项，在求算材料与几何非线性问题方面表现出良好效能。将构件宽度 1/50 设定为网格的尺寸，便于达到测算收敛，也能使计算效率与精确度得到更大保障。依照真实材性试验检出值选择不锈钢和铝合金的力学性能指标，依次采用Ramberg-Osgood、Ramberg-OsGood 模型去修整材料的本构模型。

在该模型内，要对轴压柱的固定连接情况实施约束条件、利用位移调控加载法去完成有限元分析，具体是对加载端调控轴向位移去应用适宜的加载条件，并开启大变形开关，分析几何非线性形成的影响。

通过搭建构造完整的有限元模型去解析特征值屈曲，针对缺陷实测值不做改动，将其设定为缺陷幅值；若没有实测值时，建议取用板件宽度的1/200 作为缺陷幅值。本课题研究中，采用IMPERFECTION 指令将缺陷施加给模型，INITIAL CONDITION 的作用是将焊接残余应力施加给由不锈钢焊接而成的柱体。……