同济大学钢结构课程实验报告范例

Et 3 68000 × 33 = = 168131.9 N ⋅ mm 2 / mm 12(1 −ν 2 ) 12(1 − 0.32 )
σ xcr =
kπ 2 D 4.34π 2 ×168131.9 = = 74.1MPa b 2t 1802 × 3
N xcr = σ xcr tL = 74.1× 3 × 510 = 113.4kN
ζ = ( )2
t t0
0.38 1 − (tc / t0b) 2
k = (2 +
2 10ζ + 3
)2
1
三、实验设计资料
1. 试件几何参数：
实测截面几何数据
单位
截面高度 H 截面宽度 B 翼缘厚度 Tf 腹板厚度 Tw 试件长度 L
mm mm mm mm mm
180.00 75.00 3.00 3.00 270.0
3.3.2 水平位移计布置（4 个）
3
3.3.3 竖向位移计布置（2 个）
4. 实验结果预分析 构件板件有 a / b = 270 /180 = 1.5 → m=2 即两个半波时， 临界力有最小值。 故预计该试件局部失稳将为板件两个半波的变形。 4.1 不考虑板组约束的弹性分析
k =(
D=
mb a 2 2 × 180 270 2 ) =( ) = 4.34 + + 270 2 × 180 a mb
当 a / b ≤ 2 时，板屈曲成一个半波； 当 2 ≤ a / b ≤ 6 时，板屈曲成两个半波； 当 6 ≤ a / b ≤ 12时，板屈曲成三个半波。
临界应力 σ xcr =
N xcr kπ 2 D = 2 t bt
该截面由多块板件组成，故应考虑板组间的约束因素。即 k 值应包括板组间的约束系数ζ 对箱形截面，有
2
2. 材料的力学性能试验结果
材性试验 屈服强度 f0.2 拉断强度 fu 弹性模量 E MPa MPa MPa 铝合金 6061-T6 245.00 265.00 68000.00
3. 实验设计内容 3.1 实验装置 加载设备：千斤顶； 由千斤顶及反力梁施加压力，压力传感器测定荷载值； 应变片测量试件纵向应变； 纵向位移计测量试件侧向位移， 竖向位移计测量试件纵向伸 缩变形。 3.2 加载方式 千斤顶通过厚钢板将荷载施加于构件两端， 并调整使之作用点与截面形心尽量重合。 视 为均布轴心荷载。 3.3 测点布置 3.3.1 纵向应变片布置（8 个）
钢结构基本原理实验报告
学号：043728 姓名：杨扬 实验名称：箱形截面轴心受压柱局部失稳 实验组号：L-W-14-1 实验日期：2008-5-26
一、实验目的：
本试验通过研究认识箱形截面构件在轴心压力作用下局部失稳的全过程， 掌握研究和分 析构件局部失稳形式的方法。
二、实验原理：
根据弹性理论，简支矩形板在纵向均布压力 Nx（单位板宽的荷载，单位 kN/mm）作用 下，板中面的屈曲平衡方程为
D(
∂4w ∂4w ∂4w ∂4w + + + N 2 ) =0 x ∂x 4 ∂x 2 y 2 ∂y 4 ∂x 2
Et 3 其中，板的单位宽度的抗弯刚度 D = 12(1 −ν 2 )
对于简支矩形板，方程的解 w 可用下列双重三角级数表示：
w = ∑∑ Amn sin
m =1 n =1
∞
∞
mπ x nπ y sin a b
k = (2 +
10ζ + 3
4
σ xcr =
kπ 2 D 5.12π 2 × 168131.9 = = 87.4 MPa b 2t 1802 × 3
N xcr = σ xcr tL = 87.4 × 3 × 510 = 133.7 kN
其中， ζ- 板组约束系数
四、 实验现象及数据处理
1. 实验现象 随荷载加大，长边板件出现局部失稳。失稳形式为产生两个半波屈曲。实际屈曲形式表 现为：上部凸出，下部凹陷。 试件最终破坏形式：局部失稳。 2. 数据处理
六、实验结论
铝合金箱形截面在轴心荷载作用下发生局部失稳， 且失稳后继续承载， 极限荷载大小为 失稳临界荷载近两倍。
6
其中， k – 板件稳定系数 D – 单位板宽的抗弯刚度 t – 板厚（mm） L – 截面所有板件周长 (mm)
σ xcr – 截面临界应力（MPa）
Nxcr – 截面临界荷载（kN） 4.2 考虑板组约束的弹性分析
ζ = ( )2
t t0
0.38 3 0.38 = ( )2 = 0.46 2 1 − (tc / t0b) 3 1 − (3 × 75 / 3 × 180) 2 2 ) 2 = (2 + 2 ) 2 = 5.12 10 × 0.46 + 3
可得 Nx 的临界值 N xcr =
π 2 D mb
b2 ( a
+
n2a 2 ) mb
当 n=1 时，得临界力最小值。即当板屈曲时，沿 y 轴方向只有一个半波。
N xcr = k
π 2D
b
2
式中，板的稳定系数 k = (
mb a 2 + )Biblioteka Baidua mb
当板屈曲时，沿 y 轴方向总是有 k 为最小值的半波数。
荷载-竖向位移曲线 300 250
荷载(kN)
200 150 100 50 0 0 1 2 3 竖向位移(mm) 4 5 D5 D6
荷载-横向位移曲线 300 250
荷载(kN)
200 150 100 50 0 -8 -6 -4 -2 0 2 横向位移(mm) 4 6 8
D1 D2 D3 D4
5
荷载-应变曲线 300 250
荷载(kN)
200 c 150 100 50 0 -6000 -5000 -4000 -3000 -2000 -1000 应变(με) 0 1000 2000 3000
S5 S6 S7 S8
实验数据表明，板件发生局部失稳时的临界荷载 97.7 kN 破坏荷载 250 kN
五、实验结果分析
理论： N xcr = 113.4kN 实际： N xcr = 97.7 kN 分析：由于荷载的偏心、试件材料的不均匀性等造成失稳临界荷载比理论分析结果较小。 在局部失稳发生后构件依然能够承受更大的荷载。Nu = 250 kN