H型截面細(xì)長(zhǎng)桿件顫振穩(wěn)定性試驗(yàn)研究

H型截面細(xì)長(zhǎng)桿件顫振穩(wěn)定性試驗(yàn)研究摘要本文針對(duì)H型截面細(xì)長(zhǎng)桿件在受壓狀態(tài)下的顫振穩(wěn)定性進(jìn)行了試驗(yàn)研究。通過(guò)對(duì)試件的制備、試驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)、試驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理及分析，研究得出了H型截面細(xì)長(zhǎng)桿件的顫振穩(wěn)定性的相關(guān)特性，為加強(qiáng)工程實(shí)際應(yīng)用和理論研究提供了一定的參考價(jià)值。關(guān)鍵詞：H型截面；細(xì)長(zhǎng)桿件；顫振；穩(wěn)定性；試驗(yàn)研究引言隨著現(xiàn)代建筑對(duì)材料強(qiáng)度、質(zhì)量和安全性能的要求日益提高，對(duì)桿件的顫振穩(wěn)定性也有了更高的要求。在大跨度、高層建筑的建設(shè)和橋梁、塔架等結(jié)構(gòu)物的設(shè)計(jì)中，細(xì)長(zhǎng)桿件的應(yīng)用越來(lái)越廣泛。然而，在受到一定的壓力作用下，細(xì)長(zhǎng)桿件容易出現(xiàn)顫振現(xiàn)象，從而導(dǎo)致結(jié)構(gòu)災(zāi)難事故的發(fā)生。因此，對(duì)細(xì)長(zhǎng)桿件的顫振穩(wěn)定性進(jìn)行研究至關(guān)重要。細(xì)長(zhǎng)桿件的顫振穩(wěn)定性主要取決于桿的材料、截面大小及形式、長(zhǎng)度、壓力水平等因素。在細(xì)長(zhǎng)桿件的設(shè)計(jì)中，除了要考慮桿件的強(qiáng)度和剛度，還要考慮其顫振穩(wěn)定性。本文選取H型截面的細(xì)長(zhǎng)桿件為研究對(duì)象，通過(guò)試驗(yàn)研究其顫振穩(wěn)定性的相關(guān)特性，為細(xì)長(zhǎng)桿件的設(shè)計(jì)和工程實(shí)際應(yīng)用提供理論和實(shí)踐的指導(dǎo)。實(shí)驗(yàn)材料和試驗(yàn)方法實(shí)驗(yàn)材料試驗(yàn)所用的H型截面細(xì)長(zhǎng)桿件采用Q235A鋼材，截面尺寸為250mm×250mm，長(zhǎng)度為3450mm。試驗(yàn)桿件的表面光潔，沒(méi)有明顯的缺陷和裂紋。桿件的邊緣進(jìn)行了防護(hù)加強(qiáng)處理，以避免邊界效應(yīng)對(duì)試驗(yàn)結(jié)果的干擾。試驗(yàn)方法本次顫振穩(wěn)定性試驗(yàn)采用的是靜荷載法。測(cè)試中，先通過(guò)對(duì)試件的端部施加一定的壓力，使其呈現(xiàn)出不同的彎曲形態(tài)，然后在每種彎曲狀態(tài)下進(jìn)行臺(tái)式振動(dòng)臺(tái)的橫向震動(dòng)，觀察桿件的顫振現(xiàn)象，以及其所能承受的最大荷載。實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)為了確定試驗(yàn)中的各項(xiàng)參數(shù)，需要先進(jìn)行一系列試驗(yàn)參數(shù)的計(jì)算。在本次試驗(yàn)中，試驗(yàn)參數(shù)的確定主要包括試驗(yàn)頻率、荷載大小和振幅等。具體詳細(xì)計(jì)算公式見附錄1。根據(jù)計(jì)算結(jié)果，本次試驗(yàn)中所用的試驗(yàn)參數(shù)如下：試驗(yàn)頻率：12Hz；荷載大?。?kN；振幅：20mm；預(yù)壓力：0kN、10kN、20kN、30kN、40kN、50kN試驗(yàn)過(guò)程和試驗(yàn)數(shù)據(jù)處理試驗(yàn)過(guò)程首先，將H型截面細(xì)長(zhǎng)桿件分別加以不同程度的壓力，使其出現(xiàn)不同的彎曲形變。然后，將桿件固定在臺(tái)式振動(dòng)臺(tái)上，進(jìn)行頻率為12Hz，振幅為20mm的左右橫向振動(dòng)。在試驗(yàn)中，觀察桿件的顫振現(xiàn)象和所能承受的最大荷載等數(shù)據(jù)。試驗(yàn)數(shù)據(jù)處理通過(guò)試驗(yàn)得到的數(shù)據(jù)，我們可以計(jì)算出試件在不同彎曲狀態(tài)下的臨界荷載Pcr值，并繪制出荷載與位移的曲線，同時(shí)對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析、回歸分析和擬合解析等處理方法，以確定試驗(yàn)結(jié)果的精度和可靠性。具體詳細(xì)數(shù)據(jù)處理過(guò)程見附錄2。結(jié)果分析通過(guò)試驗(yàn)所得到的數(shù)據(jù)和處理方法，可以得出H型截面細(xì)長(zhǎng)桿件在受壓狀態(tài)下的顫振穩(wěn)定性特性，主要包括臨界荷載、穩(wěn)定性系數(shù)、色解放加載曲線等等。其中，臨界荷載是指桿件在特定彎曲狀態(tài)下所能承受的最大荷載，當(dāng)荷載超過(guò)臨界荷載時(shí)，桿件將出現(xiàn)顫振現(xiàn)象。通過(guò)試驗(yàn)和數(shù)據(jù)處理，得出H型截面細(xì)長(zhǎng)桿件的臨界荷載隨著壓力的增大而增大的趨勢(shì)。圖1為H型截面細(xì)長(zhǎng)桿件的臨界荷載與預(yù)壓力關(guān)系曲線圖。穩(wěn)定性系數(shù)是評(píng)價(jià)桿件顫振穩(wěn)定性的一項(xiàng)重要指標(biāo)。它是指桿件臨界荷載與其失穩(wěn)荷載之間的比值，它能夠反映出桿件顫振穩(wěn)定性的程度。通過(guò)試驗(yàn)和數(shù)據(jù)處理，得出H型截面細(xì)長(zhǎng)桿件的穩(wěn)定性系數(shù)逐漸降低的趨勢(shì)。圖2為H型截面細(xì)長(zhǎng)桿件的穩(wěn)定性系數(shù)與預(yù)壓力關(guān)系曲線圖。色解放加載曲線是一種反映桿件顫振穩(wěn)定性的方法，它是指在桿件受到壓力時(shí)，其負(fù)載與彎曲位移之間的曲線。通過(guò)試驗(yàn)和數(shù)據(jù)處理，我們可以得出H型截面細(xì)長(zhǎng)桿件在不同彎曲狀態(tài)下的色解放加載曲線，并結(jié)合其他數(shù)據(jù)綜合判斷桿件的顫振穩(wěn)定性。結(jié)論通過(guò)對(duì)H型截面細(xì)長(zhǎng)桿件顫振穩(wěn)定性進(jìn)行試驗(yàn)研究，我們得出了H型截面細(xì)長(zhǎng)桿件的顫振穩(wěn)定性的相關(guān)特性。通過(guò)試驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理和分析，我們發(fā)現(xiàn)H型截面細(xì)長(zhǎng)桿件的臨界荷載隨著壓力的增大而增大，而其穩(wěn)定性系數(shù)逐漸降低。這表明，細(xì)長(zhǎng)桿件在顫振