高强方钢管高强混凝土轴压短柱有限元力学分析

"高强方钢管高强混凝土轴压短柱力学性能的有限元分析 (2015年)，李帽昌，闰海龙，陈博文 - 沈阳建筑大学学报(自然科学版)" 这篇论文深入研究了高强方钢管高强混凝土轴压短柱的力学性能，旨在通过分析其受力情况和破坏过程，提升构件的极限承载力。作者们运用了有限元分析软件ABAQUS，构建了16个不同的有限元分析模型，这些模型均包含了高强钢材和高强混凝土材料。 在分析过程中，他们发现高强方钢管高强混凝土轴压短柱的受力过程可以划分为四个阶段：弹性阶段、弹塑性阶段、下降阶段和平缓阶段。在弹性阶段，构件遵循胡克定律，保持线性应变与应力的关系；进入弹塑性阶段，钢材开始屈服，出现非线性变形；随后的下降阶段，由于材料的塑性变形，承载力逐渐降低；最后的平缓阶段，构件接近极限状态，变形迅速增加，但承载力变化缓慢。 论文指出，提高钢管的屈服强度能显著增加构件的承载力，但对延性的改善不明显。相比之下，增加混凝土的抗压强度虽然也能提高承载力，但会导致构件的延性降低，即构件在达到破坏前的变形能力减弱。此外，增大构件的含钢率，即钢管体积占比，能同时提升构件的初始刚度和承载力，并且能改善其延性，使得构件在承受压力时有更大的能量吸收能力。 高强方钢管和高强混凝土的组合利用了两者的优势：混凝土的高强度抗压性能与钢材的高强度抗拉性能。这种组合效应显著提高了轴压短柱的极限承载力，为设计和工程实践提供了重要的理论依据。关键词包括高强方钢管、高强混凝土、轴心受压、短柱以及有限元分析。 这篇论文通过数值模拟探讨了高强材料在混凝土短柱中的应用效果，为结构工程的设计和优化提供了科学的参考，对于提升建筑结构的安全性和经济性具有重要意义。