T型截面轴心受压构件试验
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三、试验设计
1.试件设计
注意三点：实现试验目的；考虑加载能力；考虑经济条件；
最终试件设计：
B×H×t＝60×60×4.0mm；
试件长度：L＝500~800mm；
钢材牌号：Q235B；
如图所示
2.支座设计
采用双刀口设计，如下图所示
这样的双刀口设计实现了双向可转动，端部不可翘曲，端部不可扭转的约束条件。
绕z轴扭转失稳有
弯扭失稳为
5.柱子曲线
当λ̅≤0.215，φ= σ_cr/f_y =1-α_1 λ ̅^2
当λ̅≥0.215，φ= σ_cr/f_y =1/(2λ ̅^2 )[(α_2+α_3 λ ̅+λ ̅^2 )-√((α_2+α_3 λ ̅+λ ̅^2 )^2-4λ ̅^(2 ) ) ]
α_1=0.65,α_2=0.965,α_3=0.300
EMPa206000.00
Iymm^470957.29
Amm^2445.34
yc1mm43.86
荷载读数
PkN9.67
应变读数
29_1με-94
29_2με-89
29_3με-71
29_4με-84
29_5με-94
29_6με-112
y1mm16.26
y2mm38.86
平均应变με-90.67
反推压力kN8.32
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、结论
1.此次试验过程中操作出现失误，弯矩分布不匀，最终可能导致局部受压失稳，实测承载力与预估承载力不符；
四、试验准备
1.截面实测
实测截面平均值截面1截面2截面3
截面高度Hmm60.1160.2560.0460.05
截面宽度Bmm60.3360.3760.3260.31
腹板厚度Twmm3.773.713.823.79
翼缘厚度Tfmm3.863.893.843.86
试件长度Lmm598.00598.00598.00598.00
5.采用实测截面和材料特性估算承载力
1）欧拉荷载
即有
2）按规范公式计算
即有
综上可知，理论上承载力应该在94.05~185.16kN之间。
6.试件对中
截面规格T61*61*4*4
Hmm60.11333333
Bmm60.33333333
Twmm3.773333333
Tfmm3.863333333
fyMpa306.77
刀口厚度mm36.00
计算长度Lxmm670.00
计算长度Lymm670.00
计算长度Lwmm292.00
材性试验
屈服强度fyMPa306.77
弹性模量EMPa206000.00
2.材料拉伸试验
试件编号屈服强度抗拉强度延伸率
1292.57429.9826.00%
2285.71427.2128.00%
3.测点布置
需要考虑以下几点：
1）需要测试的数据有荷载、应变、变形、转角
2）测点数量合理；
3）测点的布置方便控制试验过程；
4）数据之间可以相互印证。
因此，布置如下图：
4.制定加载制度
调加载
加载初期：分级加载
每级荷载约10%*Pu
时间间隔约2分钟
接近破坏：连续加载
理控制加载速率
连续采集数据
卸载阶段：缓慢卸载
3321.84449.2624.00%
4333.33450.6722.00%
5285.71427.1427.00%
6321.43423.5720.00%
平均值306.77434.6424.50%
3.设备标定
需要标定的设备有：千斤顶；油压传感器；位移计；应变片；数据采集板。
4.检查测点
逐个检查测点是否工作正常即可
2）检测应变片和位移计；
3）压紧试件，消除空隙；
4）预加载荷载一般为极限承载力的30%。
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
变化，说明构件处于弹性阶段。
2）接近破坏：应变不能保持线性发展，跨中截面绕弱轴方向位移急剧增
大。
3）破坏现象：柱子明显弯曲，支座处刀口明显偏向一侧（可能已经上下
2）和规范公式比较：
实测值小于规范得出的极限荷载17.04kN。
5.分析试验结果和理论值之间的差异，进行试件缺陷分析
实测极限承载力为111.09kN，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，压力的作用线与截面的形心纵轴重合，材料是完全均匀和弹性的，没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.公式本身的不确定性及其材料的不稳定性可能导致实际承载力与预估值不符合。
3.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e_0多小,它的临界力Ncr永远小于欧拉临界力NE。
刀口板已经碰到），千斤顶作用力无法继续增加，力不再增大位移也急剧增加，说明构件已经达到了极限承载力，无法继续加载。卸载后，有残余应变，说明构件已经发生了塑性变形。
4）破坏模式：弯扭失稳破坏。
2.荷载—应变曲线
3.荷载—位移曲线
4.实测承载力比较
实测极限承载力为111.09kN
1）和欧拉公式比较：
实测值小于欧拉荷载74.07kN
压力误差-13.98%
应变差xμε-14
绕弱轴曲率1/mm-2.781E-07
绕弱轴弯矩kN*mm-4.07
绕弱轴偏心mm-0.489
腹板平均应变με-103
翼缘平均应变με-85
绕强轴曲率1/mm1.678E-07
绕强轴弯矩kN*mm2.45
绕强轴偏心mm0.295
7.预加载
1）检测设备是否正常工作；
有
第1个等式独立，第2、3个等式耦合
有2种情况：绕x轴弯曲失稳；或绕y轴弯曲同时绕杆轴扭转的弯扭失稳。
哪个长细比大，则发生那种失稳；
哪个欧拉荷载小，则发生哪种失稳；
3.T形截面的长细
绕x轴弯曲失稳有
绕y轴弯曲失稳有
绕z轴扭转失稳有
弯扭失稳等效长细比为
4.T形截面的欧拉荷载
绕x轴弯曲失稳有
绕y轴弯曲失稳有
4.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。
5.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。
6.构件由于初始缺陷及安装误差，造成截面并非完全对称。
T型截面轴心受压构件试验
姓名：
学Hale Waihona Puke Baidu：
实验日期：2014年10月31日
试验老师：王伟，郭小农
任课老师：童乐为
一、试验目的
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T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、试验原理
1.轴心受压构件的整体稳定性及其基本微分方程
轴心受压构件是指其受力通过形心，而整体失稳破坏则是轴压破坏的主要破坏形式。理想压杆是无缺陷杆件，而实际杆件则是有初弯曲、初偏心、残余应力等缺陷的有缺陷杆件。
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：
2.压杆整体失稳
压杆的整体失稳形式主要有三种，即弯曲失稳、弯扭失稳和扭转失稳。易知对于T形截面
1.试件设计
注意三点：实现试验目的；考虑加载能力；考虑经济条件；
最终试件设计：
B×H×t＝60×60×4.0mm；
试件长度：L＝500~800mm；
钢材牌号：Q235B；
如图所示
2.支座设计
采用双刀口设计，如下图所示
这样的双刀口设计实现了双向可转动，端部不可翘曲，端部不可扭转的约束条件。
绕z轴扭转失稳有
弯扭失稳为
5.柱子曲线
当λ̅≤0.215，φ= σ_cr/f_y =1-α_1 λ ̅^2
当λ̅≥0.215，φ= σ_cr/f_y =1/(2λ ̅^2 )[(α_2+α_3 λ ̅+λ ̅^2 )-√((α_2+α_3 λ ̅+λ ̅^2 )^2-4λ ̅^(2 ) ) ]
α_1=0.65,α_2=0.965,α_3=0.300
EMPa206000.00
Iymm^470957.29
Amm^2445.34
yc1mm43.86
荷载读数
PkN9.67
应变读数
29_1με-94
29_2με-89
29_3με-71
29_4με-84
29_5με-94
29_6με-112
y1mm16.26
y2mm38.86
平均应变με-90.67
反推压力kN8.32
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、结论
1.此次试验过程中操作出现失误，弯矩分布不匀，最终可能导致局部受压失稳，实测承载力与预估承载力不符；
四、试验准备
1.截面实测
实测截面平均值截面1截面2截面3
截面高度Hmm60.1160.2560.0460.05
截面宽度Bmm60.3360.3760.3260.31
腹板厚度Twmm3.773.713.823.79
翼缘厚度Tfmm3.863.893.843.86
试件长度Lmm598.00598.00598.00598.00
5.采用实测截面和材料特性估算承载力
1）欧拉荷载
即有
2）按规范公式计算
即有
综上可知，理论上承载力应该在94.05~185.16kN之间。
6.试件对中
截面规格T61*61*4*4
Hmm60.11333333
Bmm60.33333333
Twmm3.773333333
Tfmm3.863333333
fyMpa306.77
刀口厚度mm36.00
计算长度Lxmm670.00
计算长度Lymm670.00
计算长度Lwmm292.00
材性试验
屈服强度fyMPa306.77
弹性模量EMPa206000.00
2.材料拉伸试验
试件编号屈服强度抗拉强度延伸率
1292.57429.9826.00%
2285.71427.2128.00%
3.测点布置
需要考虑以下几点：
1）需要测试的数据有荷载、应变、变形、转角
2）测点数量合理；
3）测点的布置方便控制试验过程；
4）数据之间可以相互印证。
因此，布置如下图：
4.制定加载制度
调加载
加载初期：分级加载
每级荷载约10%*Pu
时间间隔约2分钟
接近破坏：连续加载
理控制加载速率
连续采集数据
卸载阶段：缓慢卸载
3321.84449.2624.00%
4333.33450.6722.00%
5285.71427.1427.00%
6321.43423.5720.00%
平均值306.77434.6424.50%
3.设备标定
需要标定的设备有：千斤顶；油压传感器；位移计；应变片；数据采集板。
4.检查测点
逐个检查测点是否工作正常即可
2）检测应变片和位移计；
3）压紧试件，消除空隙；
4）预加载荷载一般为极限承载力的30%。
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
变化，说明构件处于弹性阶段。
2）接近破坏：应变不能保持线性发展，跨中截面绕弱轴方向位移急剧增
大。
3）破坏现象：柱子明显弯曲，支座处刀口明显偏向一侧（可能已经上下
2）和规范公式比较：
实测值小于规范得出的极限荷载17.04kN。
5.分析试验结果和理论值之间的差异，进行试件缺陷分析
实测极限承载力为111.09kN，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，压力的作用线与截面的形心纵轴重合，材料是完全均匀和弹性的，没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.公式本身的不确定性及其材料的不稳定性可能导致实际承载力与预估值不符合。
3.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e_0多小,它的临界力Ncr永远小于欧拉临界力NE。
刀口板已经碰到），千斤顶作用力无法继续增加，力不再增大位移也急剧增加，说明构件已经达到了极限承载力，无法继续加载。卸载后，有残余应变，说明构件已经发生了塑性变形。
4）破坏模式：弯扭失稳破坏。
2.荷载—应变曲线
3.荷载—位移曲线
4.实测承载力比较
实测极限承载力为111.09kN
1）和欧拉公式比较：
实测值小于欧拉荷载74.07kN
压力误差-13.98%
应变差xμε-14
绕弱轴曲率1/mm-2.781E-07
绕弱轴弯矩kN*mm-4.07
绕弱轴偏心mm-0.489
腹板平均应变με-103
翼缘平均应变με-85
绕强轴曲率1/mm1.678E-07
绕强轴弯矩kN*mm2.45
绕强轴偏心mm0.295
7.预加载
1）检测设备是否正常工作；
有
第1个等式独立，第2、3个等式耦合
有2种情况：绕x轴弯曲失稳；或绕y轴弯曲同时绕杆轴扭转的弯扭失稳。
哪个长细比大，则发生那种失稳；
哪个欧拉荷载小，则发生哪种失稳；
3.T形截面的长细
绕x轴弯曲失稳有
绕y轴弯曲失稳有
绕z轴扭转失稳有
弯扭失稳等效长细比为
4.T形截面的欧拉荷载
绕x轴弯曲失稳有
绕y轴弯曲失稳有
4.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。
5.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。
6.构件由于初始缺陷及安装误差，造成截面并非完全对称。
T型截面轴心受压构件试验
姓名：
学Hale Waihona Puke Baidu：
实验日期：2014年10月31日
试验老师：王伟，郭小农
任课老师：童乐为
一、试验目的
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T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、试验原理
1.轴心受压构件的整体稳定性及其基本微分方程
轴心受压构件是指其受力通过形心，而整体失稳破坏则是轴压破坏的主要破坏形式。理想压杆是无缺陷杆件，而实际杆件则是有初弯曲、初偏心、残余应力等缺陷的有缺陷杆件。
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：
2.压杆整体失稳
压杆的整体失稳形式主要有三种，即弯曲失稳、弯扭失稳和扭转失稳。易知对于T形截面