新型高强铝合金压弯构件耦合稳定性能及其设计方法研究

新型高强铝合金结构适应现代建筑需要，其国内研究工作的滞后和设计指导的匮乏严重阻碍了其工程应用。本项目拟对新型高强铝合金压弯构件进行耦合稳定性能及其设计方法的研究工作，重点开展：1）研究新型高强铝合金材料精细化本构关系模型，建立材料性能试验数据库，进行力学性能指标的概率统计分析；2）研究新型高强铝合金压弯构件的失稳模式及分类，开展构件整体稳定性能与受压板件局部稳定性能的研究，揭示压弯构件失稳破坏机理；3）进行新型高强铝合金压弯构件局部屈曲与整体失稳耦合作用研究，获得局部屈曲与整体失稳的耦合相关关系；4）研究新型高强铝合金压弯构件平面内耦合弯曲稳定、平面外耦合弯扭稳定性能，提出考虑局部屈曲的压弯构件耦合稳定承载力设计理论与计算方法。通过本项目的研究，建立新型高强铝合金压弯构件耦合稳定性能系统理论，为实际工程提供技术支撑，促进新型高强铝合金结构体系的快速发展。

对90个材性试样进行了拉伸试验，获得了新型国产铝合金6082-T6的主要力学参数，研究了材料受力性能，统计了规定非比例延伸强度、抗拉强度、弹性模量、断裂伸长率、泊松比等材料力学参数。探讨了Ramberg-Osgood本构模型中硬化指数n的各种计算方法，提出了采用快速退火算法求解n的方法并且编制了计算程序。在此基础上得到了国产6082-T6高强铝合金材料本构模型，与试验实测应力-应变曲线的比较表明，提出的本构模型具有很好的预测性，适用于铝合金结构的工程应用。. 对25根不同截面尺寸、长细比、偏心距的H型截面高强铝合金构件展开了偏心受压试验研究，其中17根构件为绕弱轴平面内的弯曲屈曲，8根为绕强轴平面外的弯扭屈曲，所有构件均为整体屈曲，没有出现局部屈曲现象。进行了13根箱型截面与16根L型截面6082-T6高强铝合金构件在两端铰支下的偏心受压试验，包括绕弱轴偏心与绕强轴偏心两种情况。试验结果显示：所有箱型试件均发生绕弱轴弯曲失稳，并且部分试件在荷载下降阶段发生整体失稳和局部失稳耦合的现象；L型截面绕弱轴偏心试件发生绕弱轴平面内失稳，其中小长细比试件荷载偏向肢尖时在荷载下降阶段发生弯扭现象；L型截面绕强轴偏心受压时，小长细比构件发生弯扭失稳，大长细比构件发生整体双向弯曲，最终绕弱轴弯曲失稳。. 采用ABAQUS有限元软件对所有H型、箱型及L型偏压构件进行了数值模拟，模拟计算结果得到了试验数据的验证，且结果表明：本课题有限元模型能很好的预测偏心受压构件的受力性能、整体屈曲与局部屈曲的耦合、稳定承载能力与变形特征。对影响压弯构件相关曲线的各参数进行了分析，包括：网格尺寸、边界条件、初始弯曲、偏心方向、长细比、材料修正系数、截面塑性发展系数等。. 利用试验结果及有限元扩大参数分析数值结果，对中国《铝合金结构设计规范》、欧洲规范Eurocode9中压弯构件稳定承载力相关公式进行了验证及相关参数修正，提出适合国产6082-T6新型高强铝合金的稳定承载力计算方法。