同济大学钢结构基本原理试验H型截面轴心受压柱实验报告
同济钢结构实验报告
报告名称：《钢结构实验原理实验报告》——H型柱受压构件试验姓名：学号：时间：2014年12月E-mail ：T E L ：一、实验目的1. 通过试验掌握钢构件的试验方法，包括试件设计、加载装置设计、测点布 置、试验结果整理等方法。
2. 通过试验观察工字形截面轴心受压柱的失稳过程和失稳模式。
3. 将理论极限承载力和实测承载力进行对比，加深对轴心受压构件稳定系数计算公式的理解。
二、实验原理1、轴心受压构件的可能破坏形式轴心受压构件的截面若无削弱，一般不会发生强度破坏，整体失稳或局部失稳总发生在强度破坏之前。
其中整体失稳破坏是轴心受压构件的主要破坏形式。
轴心受压构件在轴心压力较小时处于稳定平衡状态，如有微小干扰力使其偏离平衡位置， 则在干扰力除去后，仍能回复到原先的平衡状态。
随着轴心压力的增加，轴心受压构件会由稳定平衡状态逐步过渡到随遇平衡状态，这时如有微小干扰力使基偏离平衡位置，则在干扰力除去后，将停留在新的位置而不能回复到原先的平衡位置。
随遇平衡状态也称为临界状态， 这时的轴心压力称为临界压力。
当轴心压力超过临界压力后，构件就不能维持平衡而失稳破坏。
轴心受压构件整体失稳的破坏形式与截面形式有密切关系，与构件的长细比也有关系。
一般情况下，双轴对称截面如工形截面、H 形截面在失稳时只出现弯曲变形，称为弯曲失稳。
2、基本微分方程（1）、钢结构压杆一般都是开口薄壁杆件。
根据开口薄壁杆件理论，具有初始缺陷的轴心压杆的弹性微分方程为：由微分方程可以看出构件可能发生弯曲失稳，扭转失稳，或弯扭失稳。
对于H型截面的构件来说由于所以微分方程的变为：()()0200tIV0IV=''-''+''+''-''-''--θθθθθθωR Nru Ny v Nx GI EI ()0IVIV=''+''+-θNy u N u u EI y()0IV0IV =''-''+-θNx v N v v EI x 000==y x ()()0200t 0IV ω=''-''+''-''--θθθθθθR N r GI EI IV()0IV 0IVy=''+-u N u uEI ()IV 0IV x =''+-v N v v EI由以上三个方程可以看出：➢ 3个微分方程相互独立➢ 只可能单独发生绕x 弯曲失稳，或绕y 轴弯 曲失稳，或绕杆轴扭转失稳。
同济钢结构实验报告
报告名称：《钢结构实验原理实验报告》一一H型柱受压构件试验姓名：学号：时间：2014年12月E-mail、实验目的1.通过试验掌握钢构件的试验方法，包括试件设计、加载装置设计、测点布置、试验结果整理等方法。
2.通过试验观察工字形截面轴心受压柱的失稳过程和失稳模式。
3.将理论极限承载力和实测承载力进行对比，加深对轴心受压构件稳定系数计算公式的理解。
.、实验原理1、轴心受压构件的可能破坏形式轴心受压构件的截面若无削弱，一般不会发生强度破坏，整体失稳或局部失稳总发生在强度破坏之前。
其中整体失稳破坏是轴心受压构件的主要破坏形式。
轴心受压构件在轴心压力较小时处于稳定平衡状态，如有微小干扰力使其偏离平衡位置，则在干扰力除去后，仍能回复到原先的平衡状态。
随着轴心压力的增加，轴心受压构件会由稳定平衡状态逐步过渡到随遇平衡状态，这时如有微小干扰力使基偏离平衡位置，则在干扰力除去后，将停留在新的位置而不能回复到原先的平衡位置。
随遇平衡状态也称为临界状态，这时的轴心压力称为临界压力。
当轴心压力超过临界压力后，构件就不能维持平衡而失稳破坏。
轴心受压构件整体失稳的破坏形式与截面形式有密切关系，与构件的长细比也有关系。
一般情况下，双轴对称截面如工形截面、H形截面在失稳时只出现弯曲变形，称为弯曲失稳。
2、基本微分方程（1 ）、钢结构压杆一般都是开口薄壁杆件。
根据开口薄壁杆件理论，具有初始缺陷的轴心压杆的弹性微分方程为：IVEl x v IVV o Nv Nx o0IVEl y U IVU o Nu Ny o0El IV IV 0GI t0Nx0v Ny0u r0 N R0由微分方程可以看出构件可能发生弯曲失稳，扭转失稳，或弯扭失稳。
对于H型截面的构件来说由于X0y。
0所以微分方程的变为EI x IV IV NvV V0EI y IVu IV U0Nu0EI IVJ■ CD IV 0GI t0r02N R 0由以上三个方程可以看出:3个微分方程相互独立只可能单独发生绕 x 弯曲失稳，或绕y 轴弯 曲失稳，或绕杆轴扭转失稳。
同济大学钢结构基本原理试验-H型截面轴心受压柱实验报告
H型截面轴心受压柱实验报告学号：姓名：任课老师：实验老师：实验日期：2012年03月30日一、实验目的：1、通过试验掌握钢构件的试验方法，包括试件设计、加载装置设计、测点布置、试验结果整理等方法。
2、通过试验观察十字型截面轴心受压柱的失稳过程和失稳模式。
3、将理论极限承载力和实测承载力进行对比，加深对轴心受压构件稳定系数计算公式的理解。
二、实验原理：1、基本微分方程根据开口薄壁杆件理论，具有初始缺陷的轴心压杆的弹性微分方程为：''''00()0IV IVx EI v v Nv Nx θ-+-=''''00()0IV IV y EI u u Nu Ny θ-+-=''''''''2''''00000()()0IV IV t EI GI Nx Ny r N R ωθθθθθθθθ----++-=2、扭转失稳欧拉荷载H 型截面为双轴对称截面，因其剪力中心和形心重合，有 x 0 y 0 0，代入上式可得：''0()0IV IVx EI v v Nv -+=(a)''0()0IV IV y EI u u Nu -+= (b)''''2''''000()()0IV IV t EI GI r N R ωθθθθθθ---+-=(c)说明H 型双轴对称截面轴心压杆在弹性阶段工作时，三个微分方程是相互独立的，可分别单独研究。
在弹塑性阶段，当研究（a ）式时，只要截面上的产于应力对称与 Y 轴，同时又有00u =和00θ=，则该式将始终和其他两式无关，可单独研究。
这样，压杆将只发生Y 方向的位移，整体失稳呈弯曲变形状态，称为弯曲失稳。
这样，式（b ）也是弯曲失稳，只是弯曲失稳的方向不同而已。
同济大学钢结构演示实验 H型柱
H 型截面轴心受压构件试验1、试验目的（1）认识和了解H 型截面轴心受压钢构件的整体稳定实验方法，包括试件设计、实验装置设计、测点布置、加载方式、试验结果整理与分析等。
（2）观察记录H 型截面轴心受压柱的失稳过程和失稳模式，进而加深对其整体稳定概念的理解。
（3）将柱子理论承载力和实测承载力进行比较，加深对H 型截面轴心受压构件整体稳定系数及其计算公式的理解。
（4）利用理论知识，实测出实验对应的H 型钢轴心受压的稳定系数。
2、实验原理根据钢结构基本原理可知，轴心受压钢构件的主要破坏形式是整体失稳破坏。
轴心受压构件在轴心压力较小时处于稳定平衡状态，随着轴心压力的增加，轴心受压构件会由稳定平衡状态逐步过渡到随遇平衡状态，这时如有微小干扰力使其偏离平衡位置，则在干扰力除去后，将停留在新的位置而不能回复到原先的平衡位置。
当轴心压力超过临界压力后，构件就不能维持平衡而失稳破坏。
实际轴心压杆与理想轴心压杆有很大区别。
实际轴心压杆都带有多种初始缺陷，如杆件的初弯曲、初扭曲、荷载作用的初偏心、制作引起的残余应力，材性的不均匀等等。
这些初始缺陷使轴心压杆在受力一开始就会出现弯曲变形，压杆的失稳属于极值型失稳。
2.1 弹性微分方程钢结构受压杆件一般都是开口薄壁杆件。
根据开口薄壁理论，具有初始缺陷的轴心压杆的弹性微分方程为()000x EI v v Nv Nx θ''''-+-= (1) ()000y EI u u Nu Ny θ''''-++= (2)()()20t 00000EI GI Nx v Ny u r N R ωθθθθθθ''''----++-= (3)y,vx,u图1 H 型截面受压柱根据以上的式子，我们可以看出，双轴对称截面轴心压杆在弹性阶段工作时，三个微分方程是互相独立的，可以分别单独研究。
在弹塑性阶段，当研究第一个式子时，只要截面上的残余应力对称于y 轴，同时又有00u =和00θ=，则该式将始终与其他两式无关，可以单独研究。
H型截面轴心受压柱实验报告
中规范所考虑的初始缺陷影响小于此次实验，所以实验所得的承载力
值小于计算值。
六、试验结果深入分析
1、初偏心：由于制造、安装误差的存在，压杆也一定存在不同程度的初偏心。
初偏心对压杆的影响与初弯曲的十分相似，一是压力一开始就产生挠曲，并随荷
载增大而增大；二是初偏心越大变形越大，承载力越小；三是无论初偏心 多小,它的临界力Ncr永远小于欧拉临界力NE。
对于式（c），如果残余应力对称与X轴和Y轴分布，同时假定， 和 则压杆将只发生绕Z轴的转动，失稳时杆件呈扭转变形状态，称为扭转失稳。
对于理想压杆，则有上面三式可分别求得十字型截面压杆的欧拉荷载为：
绕X轴弯曲失稳： ，绕Y轴弯曲失稳：
绕Z轴扭转失稳：
H字型截面压杆的计算长度和长细比为：
绕X轴弯曲失稳计算长度： ，长细比
（2）测点、通道对应表：
应变片
实际测点编号
位移计
实际测点编号
S1
7_4
D1
31_1
S2
7_3
D2
31_2
S3
7_1
D3
31_3
S4
7_2
荷载
31_7
（3）应变片和位移计布置原理。
构件跨中截面布置了应变片和位移计。考虑到构件是双轴对称截面，所
以会沿弱轴失稳，将应变片贴在翼缘两端，将位移计接在X,Y轴上。
1）和欧拉公式比较：
实测值小于欧拉荷载183.810kN
2）和规范公式比较：
实测值小于规范得出的极限荷载133.776kN。
6、分析试验结果和理论值之间的差异，分析产生这种差异的原因。
实测极限承载力为135.491kN，小于欧拉荷载，大于规范公式计算结果。
H型截面轴心受压柱实验报告
（1）加载方式——千斤顶单调加载
本试验中的时间均采用竖向放置。采用油压千斤顶和反力架施加竖向荷载。
加载初期：分级加载；每级荷载约10%Pu；时间间隔约2min。
接近破坏：连续加载；合理控制加载速率；连续采集数据。
卸载阶段：缓慢卸载。
（2）加载装置图
（3）加载原理
千斤顶在双刀口支座上产生的具有一定面积的集中荷载通过刀口施加到试
（2）测点、通道对应表：
应变片
实际测点编号
位移计
实际测点编号
S1
7_4
D1
31_1
S2
7_3
D2
31_2
S3
7_1
D3
31_3
S4
7_2
荷载
31_7
（3）应变片和位移计布置原理。
构件跨中截面布置了应变片和位移计。考虑到构件是双轴对称截面，所
以会沿弱轴失稳，将应变片贴在翼缘两端，将位移计接在X,Y轴上。
有考虑构件的初始缺陷如材料不均、初始偏心及初弯曲等的影响，但
在试验中不可能保证试件没有缺陷，同时试件的加载也不可能完全处
于轴线上，故实际承载力低于欧拉公式算得力。
2）规范公式计算是在以初弯曲为l/1000,选用不同的界面形式，不同的
残余应力模式计算出近200条柱子曲线。并使用数理方程的统计方
式，将这些曲线分成4组，公式采用了偏于安全的系数，在这个过程
2、残余应力：残余应力使部分截面区域提前屈服，从而削弱了构件刚度，导致
稳定承载力下降。
3、初弯曲：严格的讲，杆件不可能直，在加工、制造、运输和安装的过程中，
不可避免的要形成不同形式、不同程度的初始弯曲，导致压力一开始就产生挠曲，
H型截面轴心受压柱实验报告WORD版
H型截面轴心受压柱实验报告WORD版
抱歉，我无法为你提供实验报告的WORD版本。
但是，我可以为你提供一个关于H型截面轴心受压柱实验报告的模板，你可以使用它来编写自己的实验报告。
以下是模板内容：
H型截面轴心受压柱实验报告
实验目的：
1. 观察和分析H型截面轴心受压柱的受力性能。
2. 探究不同参数对H型截面轴心受压柱承载力的影响。
实验装置：
1. 实验室提供的H型截面轴心受压柱试件。
2. 压力机。
3. 测力计。
实验步骤：
1. 在压力机上安装H型截面轴心受压柱试件。
2. 通过调节压力机的压力，使其逐渐施加到试件上。
3. 在不同压力下记录测力计的读数。
实验数据：
请参照实验记录表格填写实验数据，包括压力和测力计的读数。
实验结果：
1. 绘制荷载-位移曲线图，以观察不同压力下轴心受压柱的变形情况。
2. 计算不同压力下轴心受压柱的承载力，并绘制承载力-压力曲线图。
讨论和分析：
1. 分析不同压力下轴心受压柱的变形情况，包括曲线的形状和变形程度。
2. 探究不同参数（例如截面尺寸、材料性质）对轴心受压柱承载力的影响。
3. 比较实验结果与理论计算结果，并讨论其合理性。
结论：
根据实验结果和讨论分析，得出关于H型截面轴心受压柱的结论。
参考文献：
列出实验过程中所参考的书籍、论文或相关资料。
附录：
包括未在正文中提及的实验数据、图表、计算公式等内容。
以上只是一个实验报告的模板，你可以根据实际情况进行修改和补充。
希望对你有所帮助！。
H型截面轴心受压柱实验报告
（2）支座设计原理
双刀口支座由3块钢板组成，中间一块钢板上表面开有横槽，下表面开有纵
槽；上钢板则设有一道横刀口，下钢板设有一道纵刀口。将这3块钢板和在一起
就组成了双刀口支座，它在两个方向都能很好的转动。
（3）支座模拟的边界条件
实现双向可滑动，模拟为双向铰支座。
3、测点布置
（1）应变片、位移计布置图
绕Y轴弯曲失稳计算长度： ，长细比
绕Z轴扭转失稳计算长度： 端部不能扭转也不能翘曲时 ，长细比
上述长细比均可化为相对长细比：
3、稳定性系数计算公式
H字型截面压杆的弯曲失稳极限承载力：
根据欧拉公式 得
佩利公式：
再由公式 可算出轴心压杆的稳定性系数。
4、柱子 曲线
当
当
三、实验设计：
1、试件设计
（1）试件截面（H形截面）
式，将这些曲线分成4组，公式采用了偏于安全的系数，在这个过程
中规范所考虑的初始缺陷影响小于此次实验，所以实验所得的承载力
值小于计算值。
六、试验结果深入分析
1、初偏心：由于制造、安装误差的存在，压杆也一定存在不同程度的初偏心。
初偏心对压杆的影响与初弯曲的十分相似，一是压力一开始就产生挠曲，并随荷
载增大而增大；二是初偏心越大变形越大，承载力越小；三是无论初偏心 多小,它的临界力Ncr永远小于欧拉临界力NE。
4、加载装置设计
（1）加载方式——千斤顶单调加载
本试验中的时间均采用竖向放置。采用油压千斤顶和反力架施加竖向荷载。
加载初期：分级加载；每级荷载约10%Pu；时间间隔约2min。
接近破坏：连续加载；合理控制加载速率；连续采集数据。
卸载阶段：缓慢卸载。
H型截面轴心受压柱实验报告
加载初期：分级加载；每级荷载约10%Pu；时间间隔约2min。
接近破坏：连续加载；合理控制加载速率；连续采集数据。
卸载阶段：缓慢卸载。
（2ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ加载装置图
（3）加载原理
千斤顶在双刀口支座上产生的具有一定面积的集中荷载通过刀口施加到试
件上，成为近似的线荷载，在弱轴平面内是为集中于轴线上的集中力。
二、实验原理：
1、基本微分方程
根据开口薄壁杆件理论，具有初始缺陷的轴心压杆的弹性微分方程为：
2、扭转失稳欧拉荷载
H型截面为双轴对称截面，因其剪力中心和形心重合，有x0y00，代入上式可得：
(a)
(b)
(c)
说明H型双轴对称截面轴心压杆在弹性阶段工作时，三个微分方程是相互独立的，可分别单独研究。在弹塑性阶段，当研究（a）式时，只要截面上的产于应力对称与Y轴，同时又有 和 ，则该式将始终和其他两式无关，可单独研究。这样，压杆将只发生Y方向的位移，整体失稳呈弯曲变形状态，称为弯曲失稳。这样，式（b）也是弯曲失稳，只是弯曲失稳的方向不同而已。
截面高度H
mm
截面宽度B
mm
腹板厚度Tw
mm
翼缘厚度Tf
mm
fy
MPa
235
E
MPa
206000
Iy
Ix
A
2、材料拉伸试验：给出屈服强度、弹性模量
材性试验
单位
数值
屈服强度fy
MPa
弹性模量E
MPa
3、试件对中
竖向放置——轴心受压——几何对中——应变对中
试加载，根据应变片的应变读数判断是否对中并调整。
H型截面轴心受压柱实验报告
稳定承载力下降。
3、初弯曲：严格的讲，杆件不可能直，在加工、制造、运输和安装的过程中，
不可避免的要形成不同形式、不同程度的初始弯曲，导致压力一开始就产生挠曲，
Байду номын сангаас并随荷载增大而增大。
4、微扭转，构件由于初始缺陷及安装误差，造成截面并非完全双轴对称，从应变片S1与S3、S2与S4的差别可以看出，构件发生的并非理想的纯弯曲失稳，失稳时同时发生了微小的逆时针扭转。这也是导致实测承载力小于计算值的原因之一。
（1）双刀口支座图
（2）支座设计原理
双刀口支座由3块钢板组成，中间一块钢板上表面开有横槽，下表面开有纵
槽；上钢板则设有一道横刀口，下钢板设有一道纵刀口。将这3块钢板和在一起
就组成了双刀口支座，它在两个方向都能很好的转动。
（3）支座模拟的边界条件
实现双向可滑动，模拟为双向铰支座。
3、测点布置
（1）应变片、位移计布置图
（2）测点、通道对应表：
应变片
实际测点编号
位移计
实际测点编号
S1
7_4
D1
31_1
S2
7_3
D2
31_2
S3
7_1
D3
31_3
S4
7_2
荷载
31_7
（3）应变片和位移计布置原理。
构件跨中截面布置了应变片和位移计。考虑到构件是双轴对称截面，所
以会沿弱轴失稳，将应变片贴在翼缘两端，将位移计接在X,Y轴上。
件上，成为近似的线荷载，在弱轴平面内是为集中于轴线上的集中力。
（4）加载装置模拟的荷载条件
两端铰接的柱承受竖直轴心压力荷载。
H型截面轴心受压柱实验报告
绕Z轴扭转失稳计算长度： ，端部不能扭转也不能翘曲时 ，长细比
上述长细比均可化为相对长细比：
3、稳定性系数计算公式
H字型截面压杆的弯曲失稳极限承载力：
根据欧拉公式 得
佩利公式：
再由公式 可算出轴心压杆的稳定性系数。
4、柱子 曲线
当
当
三、实验设计：
1、试件设计
（1）试件截面（H形截面）
式，将这些曲线分成4组，公式采用了偏于安全的系数，在这个过程
中规范所考虑的初始缺陷影响小于此次实验，所以实验所得的承载力
值小于计算值。
六、试验结果深入分析
1、初偏心：由于制造、安装误差的存在，压杆也一定存在不同程度的初偏心。
初偏心对压杆的影响与初弯曲的十分相似，一是压力一开始就产生挠曲，并随荷
载增大而增大；二是初偏心越大变形越大，承载力越小；三是无论初偏心 多小,它的临界力Ncr永远小于欧拉临界力NE。
1）和欧拉公式比较：
实测值小于欧拉荷载183.810kN
2）和规范公式比较：
实测值小于规范得出的极限荷载133.776kN。
6、分析试验结果和理论值之间的差异，分析产生这种差异的原因。
实测极限承载力为135.491kN，小于欧拉荷载，大于规范公式计算结果。
1）欧拉公式是采用“理想弹性压杆模型”，即假定杆件是等截面直杆，
MPa
206000.00
实际截面性质：
截面规格
截面高度H
mm
104.30
截面宽度B
mm
60.77
腹板厚度Tw
mm
4.00
翼缘厚度Tf
mm
4.24
fy
MPa
235
H型截面轴心受压柱实验报告
值小于计算值。
六、
1、初偏心：由于制造、安装误差的存在，压杆也一定存在不同程度的初偏心。
初偏心对压杆的影响与初弯曲的十分相似，一是压力一开始就产生挠曲，并随荷
载增大而增大；二是初偏心越大变形越大，承载力越小；三是无论初偏心 多小,它的临界力Ncr永远小于欧拉临界力NE。
弹性模量E
MPa
206000.00
3、试件对中
竖向放置——轴心受压——几何对中——应变对中
试加载，根据应变片的应变读数判断是否对中并调整。
4、测点检查
检查测点应变片和位移计是否正常工作，并确定位移计的正负方向。
5、采用实测截面和实测材料特性进行承载力计算
1）欧拉荷载
2）按规范公式计算
综上，理论上承载力应该在133.776~183.810kN之间。
（2）测点、通道对应表：
应变片
实际测点编号
位移计
实际测点编号
S1
7_4
D1
31_1
S2
7_3
D2
31_2
S3
7_1
D3
31_3
S4
7_2
荷载
31_7
（3）应变片和位移计布置原理。
构件跨中截面布置了应变片和位移计。考虑到构件是双轴对称截面，所
以会沿弱轴失稳，将应变片贴在翼缘两端，将位移计接在X,Y轴上。
件上，成为近似的线荷载，在弱轴平面内是为集中于轴线上的集中力。
（4）加载装置模拟的荷载条件
两端铰接的柱承受竖直轴心压力荷载。
四、
1、试件截面实测
实测值见下表：
实测截面
平均值
截面1
截面2
H型截面轴心受压柱实验报告
截面规格
截面高度H
mm
104.30
截面宽度B
mm
60.77
腹板厚度Tw
mm
4.00
翼缘厚度Tf
mm
4.24
fy
MPa
235
E
MPa
206000
Iy
149881.49
Ix
1477591.6
A
898.61
2、材料拉伸试验：给出屈服强度、弹性模量
材性试验
单位
数值
屈服强度fy
MPa
267.00
对于式（c），如果残余应力对称与 X轴和 Y轴分布，同时假定， 和 则压杆将只发生绕 Z轴的转动，失稳时杆件呈扭转变形状态，称为扭转失稳。
对于理想压杆，则有上面三式可分别求得十字型截面压杆的欧拉荷载为：
绕X轴弯曲失稳： ，绕Y轴弯曲失稳：
绕Z轴扭转失稳：
H字型截面压杆的计算长度和长细比为：
绕 X轴弯曲失稳计算长度： ，长细比
腹板厚度Tw
mm
4.00
4.00
4.00
4.00
翼缘厚度Tf
mm
4.24
4.42
4.14
4.15
试件长度L
mm
1200.00
1200.00
1200.00
1200.00
刀口厚度
mm
36.00
36.00
36.00
36.00
计算长度
mm
1272.00
材性试验
屈服强度fy
MPa
267.00
弹性模量E
MPa
206000.00
2、残余应力：残余应力使部分截面区域提前屈服，从而削弱了构件刚度，导致
H型截面轴心受压柱实验报告
腹板厚度Tw
mm
4.00
4.00
4.00
4.00
翼缘厚度Tf
mm
4.24
4.42
4.14
4.15
试件长度L
mm
1200.00
1200.00
1200.00
1200.00
刀口厚度
mm
36.00
36.00
36.00
36.00
计算长度
mm
1272.00
材性试验
屈服强度fy
MPa
267.00
弹性模量E
1）和欧拉公式比较：实测值小于欧拉荷载183.8来自0kN2）和规范公式比较：
实测值小于规范得出的极限荷载133.776kN。
6、分析试验结果和理论值之间的差异，分析产生这种差异的原因。
实测极限承载力为135.491kN，小于欧拉荷载，大于规范公式计算结果。
1）欧拉公式是采用“理想弹性压杆模型”，即假定杆件是等截面直杆，
式，将这些曲线分成4组，公式采用了偏于安全的系数，在这个过程
中规范所考虑的初始缺陷影响小于此次实验，所以实验所得的承载力
值小于计算值。
六、试验结果深入分析
1、初偏心：由于制造、安装误差的存在，压杆也一定存在不同程度的初偏心。
初偏心对压杆的影响与初弯曲的十分相似，一是压力一开始就产生挠曲，并随荷
载增大而增大；二是初偏心越大变形越大，承载力越小；三是无论初偏心 多小,它的临界力Ncr永远小于欧拉临界力NE。
对于式（c），如果残余应力对称与X轴和Y轴分布，同时假定， 和 则压杆将只发生绕Z轴的转动，失稳时杆件呈扭转变形状态，称为扭转失稳。
对于理想压杆，则有上面三式可分别求得十字型截面压杆的欧拉荷载为：
H型截面轴心受压柱实验报告
腹板厚度Tw
mm
4.00
4.00
4.00
4.00
翼缘厚度Tf
mm
4.24
4.42
4.14
4.15
试件长度L
mm
1200.00
1200.00
1200.00
1200.00
刀口厚度
mm
36.00
36.00
36.00
36.00
计算长度
mm
1272.00
材性试验
屈服强度fy
MPa
267.00
弹性模量E
1）和欧拉公式比较：
实测值小于欧拉荷载183.810kN
2）和规范公式比较：
实测值小于规范得出的极限荷载133.776kN。
6、分析试验结果和理论值之间的差异，分析产生这种差异的原因。
实测极限承载力为135.491kN，小于欧拉荷载，大于规范公式计算结果。
1）欧拉公式是采用“理想弹性压杆模型”，即假定杆件是等截面直杆，
（2）测点、通道对应表：
应变片
实际测点编号
位移计
实际测点编号
S1
7_4
D1
31_1
S2
7_3
D2
31_2
S3
7_1
D3
31_3
S4
7_2
荷载
31_7
（3）应变片和位移计布置原理。
构件跨中截面布置了应变片和位移计。考虑到构件是双轴对称截面，所
以会沿弱轴失稳，将应变片贴在翼缘两端，将位移计接在X,Y轴上。
综上，理论上承载力应该在133.776~183.810kN之间。
五、试验结果初步分析
1、试验现象
（1）加载初期：无明显现象，随着加载的上升，柱子的位移及应变呈线性
H型截面轴心受压柱实验报告可编辑
稳定承载力下降。
3、初弯曲：严格的讲，杆件不可能直，在加工、制造、运输和安装的过程中，
不可避免的要形成不同形式、不同程度的初始弯曲，导致压力一开始就产生挠曲，
并随荷载增大而增大。
4、微扭转，构件由于初始缺陷及安装误差，造成截面并非完全双轴对称，从应变片S1与S3、S2与S4的差别可以看出，构件发生的并非理想的纯弯曲失稳，失稳时同时发生了微小的逆时针扭转。这也是导致实测承载力小于计算值的原因之一。
二、实验原理：
1、基本微分方程
根据开口薄壁杆件理论，具有初始缺陷的轴心压杆的弹性微分方程为：
2、扭转失稳欧拉荷载
H型截面为双轴对称截面，因其剪力中心和形心重合，有x0y00，代入上式可得：
(a)
(b)
(c)
说明H型双轴对称截面轴心压杆在弹性阶段工作时，三个微分方程是相互独立的，可分别单独研究。在弹塑性阶段，当研究（a）式时，只要截面上的产于应力对称与Y轴，同时又有 和 ，则该式将始终和其他两式无关，可单独研究。这样，压杆将只发生Y方向的位移，整体失稳呈弯曲变形状态，称为弯曲失稳。这样，式（b）也是弯曲失稳，只是弯曲失稳的方向不同而已。
件上，成为近似的线荷载，在弱轴平面内是为集中于轴线上的集中力。
（4）加载装置模拟的荷载条件
两端铰接的柱承受竖直轴心压力荷载。
四、
1、试件截面实测
实测值见下表：
实测截面
平均值
截面1
截面2
截面3
截面高度H
mm
104.30
103.22
105.44
104.25
截面宽度B
mm
60.76
61.29
H型截面轴心受压柱实验报告可编辑
实测值小于欧拉荷载183.810kN
2）和规范公式比较：
实测值小于规范得出的极限荷载133.776kN。
6、分析试验结果和理论值之间的差异，分析产生这种差异的原因。
实测极限承载力为135.491kN，小于欧拉荷载，大于规范公式计算结果。
1）欧拉公式是采用“理想弹性压杆模型”，即假定杆件是等截面直杆，
绕Y轴弯曲失稳计算长度： ，长细比
绕Z轴扭转失稳计算长度： ，端部不能扭转也不能翘曲时 ，长细比
上述长细比均可化为相对长细比：
3、稳定性系数计算公式
H字型截面压杆的弯曲失稳极限承载力：
根据欧拉公式 得
佩利公式：
再由公式 可算出轴心压杆的稳定性系数。
4、柱子 曲线
当
当
三、实验设计：
1、试件设计
（1）试件截面（H形截面）
MPa
206000.00
实际截面性质：
截面规格
截面高度H
mm
104.30
截面宽度B
mm
60.77
腹板厚度Tw
mm
4.00
翼缘厚度Tf
mm
4.24
fy
MPa
235
E
MPa
206000
Iy
149881.49
Ix
1477591.6
A
898.61
2、材料拉伸试验：给出屈服强度、弹性模量
材性试验
单位
数值
屈服强度fy
对于式（c），如果残余应力对称与X轴和Y轴分布，同时假定， 和 则压杆将只发生绕Z轴的转动，失稳时杆件呈扭转变形状态，称为扭转失稳。
对于理想压杆，则有上面三式可分别求得十字型截面压杆的欧拉荷载为：
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
H 型截面轴心受压柱实验报告
学号： 姓名： 任课老师： 实验老师：
实验日期：2012年03月30日
一、实验目的：
1、通过试验掌握钢构件的试验方法，包括试件设计、加载装置设计、测点布置、试验结果整理等方法。
2、通过试验观察十字型截面轴心受压柱的失稳过程和失稳模式。
3、将理论极限承载力和实测承载力进行对比，加深对轴心受压构件稳定系数计算公式的理解。
二、实验原理：
1、基本微分方程
根据开口薄壁杆件理论，具有初始缺陷的轴心压杆的弹性微分方程为： 2、扭转失稳欧拉荷载
H 型截面为双轴对称截面，因其剪力中心和形心重合，有 x 0= y 0 = 0，代入上式可得：
''0()0IV IV
x EI v v Nv -+= (a)
''0()0IV IV y EI u u Nu -+= (b)
''''2''''000()()0IV IV t EI GI r N R ωθθθθθθ---+-=
(c)
说明H 型双轴对称截面轴心压杆在弹性阶段工作时，三个微分方程是相互独立的，可分别单独研究。
在弹塑性阶段，当研究（a ）式时，只要截面上的产于
应力对称与 Y 轴，同时又有00u =和00θ=，则该式将始终和其他两式无关，可单独研究。
这样，压杆将只发生Y 方向的位移，整体失稳呈弯曲变形状态，称为弯曲失稳。
这样，式（b ）也是弯曲失稳，只是弯曲失稳的方向不同而已。
对于式（c ），如果残余应力对称与 X 轴和 Y 轴分布，同时假定，
00u =和00θ=则压杆将只发生绕 Z 轴的转动，失稳时杆件呈扭转变形状态，称为扭转失稳。
对于理想压杆，则有上面三式可分别求得十字型截面压杆的欧拉荷载为： 绕X 轴弯曲失稳：22
0x
Ex x
EI N l
π=
，绕Y 轴弯曲失稳：220y
Ey y
EI N l π=
绕Z 轴扭转失稳：222
001
(
)
E t EI N GI l r ω
θθ
π=+ H 字型截面压杆的计算长度和长细比为：
绕 X 轴弯曲失稳计算长度：00x x l l μ=，长细比0/x x x l i λ= 绕Y 轴弯曲失稳计算长度：00y y l l μ=，长细比0/y y y l i λ=
绕Z 轴扭转失稳计算长度：00l l θθμ=，端部不能扭转也不能翘曲时0.5θμ=，
长细比θλ=
上述长细比均可化为相对长细比：λ=
3、稳定性系数计算公式
H 字型截面压杆的弯曲失稳极限承载力：
根据欧拉公式22
Ew w EA N πλ=得222y Ew w w f E
πσλλ==
佩利公式：0(1)2
y Ex
cr f εσσ++=再由公式cr
y
f σϕ=
可算出轴心压杆的稳定性系数。
4、柱子ϕλ-曲线
当
当
三、实验设计：
1、试件设计
（1）试件截面（H形截面）
h×b×t w×t f＝100×60×4.0×4.0mm；
（2）试件长度：L＝1300mm；
（3）钢材牌号：Q235B；
（4）试件立面、截面如图：
（5）试件设计时考虑的因素
1) 充分考虑实验目的，设计构件的破坏形式为沿弱轴弯曲失稳；
2) 合理设计构件的尺寸，使其能够在加载仪器上加载；
3) 考虑一定经济性。
2、支座设计
（1）双刀口支座图
（2）支座设计原理
双刀口支座由3块钢板组成，中间一块钢板上表面开有横槽，下表面开有纵槽；上钢板则设有一道横刀口，下钢板设有一道纵刀口。
将这3 块钢板和在一起就组成了双刀口支座，它在两个方向都能很好的转动。
（3）支座模拟的边界条件
实现双向可滑动，模拟为双向铰支座。
3、测点布置
（1）应变片、位移计布置图
（2）
（3）
构件跨中截面布置了应变片和位移计。
考虑到构件是双轴对称截面，所。