辽宁忠旺集团有限公司 111003
摘要：本篇文章就铝合金网架工程，展开关于其铝合金压杆的试验研究，重点分析了材料特性、初始弯曲、初始偏心、截而形状等，会给铝合金压杆的极限承载力产生何种影响。同时以试验结果、数值计算为关键基础，分析对称截而铝合金挤压型材压杆的稳定系数，并同欧洲和美国以及我国规定的相关系数，做了简要的比较，为以后的铝合金焊接工作积累工作资料。
关键词；铝合金压杆；对称截面；稳定系数
我国社会经济飞速发展，科学技术不断进步，建筑技术也有相应地发展。在众多的建筑中越来越多地使用了铝合金焊接技术，建筑了更多的铝合金结构建筑。比如临沂游泳馆、国际体操中心、马戏城和植物园展览温室等等。而在铝合金结合建筑的研究中，欧美国家更加成熟，为此，我国相关研究人员就对称截面的铝合金型材挤压杆的稳定系数展开了专向的研究。
1、研究背景
铝合金结构的焊接技术方面，欧美国家的研究工作更加成熟，相关规范在早些年也已经制定出来，比如说欧洲的钢结构协会，前些年就已经制定出《欧洲铝合金结构建议》，美国铝业协会也给出了《铝合金结构规范》，在另一些发达国家也相继制定了铝合金方面的规定和规范。我国类似的规范出现的则比较晚，可是仍然取得了不小的成果。像在跨度较大的铝合金金穹顶网壳的结构研究上，我国科研人员就取得了惊人的成绩，制定出相应设计方法。近些年铝合金结构的建筑逐渐增多，在一些屋顶的设计上，涉及使用到铝合金结构，就对称性截面有关技术，显得有些落后，为此相关研究人员就对称截面的铝合金材质挤压型材压杆，其稳定系数究竟怎样进行了重点研究工作。
2、分析稳定系数过程
2.1实施试验
从试验数据将计算公式拟合出来，条件为>1时，热处理铝合金压杆计算公式是怎样的；接下来在试验数据的基础上，用到数值计算的方法，计算出热处理（此种情况的小于等于1），以及非热处理条件下，铝合金的挤压型材压杆稳定系数的计算公式，在数值计算条件下，考虑到通过试验数据得出的初始偏心。进行试验前需要对试验的材料做材料性能的相关试验，主要测试其拉伸度，分成两个方面的材料试验，第一个是非热处理的铝合金材料，另一个是热处理后的铝合金材料，从试验结果看，每个试件均出现了不同程度得到变形。本次试验需要在“工字形铝合金轴心压杆稳定系数”的数据上进行，此试验内容就不详细赘述。
2.2试件的类型、试验使用的装置、加载的方案
此次试验中应用的试件分成两种类型，第一种截面为H型，第二种圆型管，一共有四种规格，一共十二根试件。正位试验是该实验中使用方法，使用了双向的十字刀口支座。安装各个试件的工作中，必须保证试件的集合附中，为此，尽量让上下刀口的中心，在同一铅垂线上，还应该与试件的轴线重合。
3、分析影响压杆的极限承载力的因素
依据钢结构构件稳定理论中数值积分的计算方法，将需要的计算程序编写出来，主要使用该计算程度，分析影响压杆的极限承载力的因素。
3.1材料特性因素
铝合金存在应力应变关系，研究人员通常用到Ramberg-Osgood模型进行描述，模型表达式：
该表达式中，用来表示原点处弹性模量的是E，试验测定出的各类参数则由n和B来表示。该表达式中可以看出n可以代表应变硬化参数。使用硬化参数可将铝合金分成不同的种类：当n小于等于10到20之间时，就是非热处理的铝合金；当n大于等于20到40时，就是热处理的铝合金。
应用计算程序对各个数据进行计算，可以得出应变硬化参数（也就是n）对稳定系数有着怎样的影响。得出的结论为：n数值比较小时，会增大，下降的速率变得很快；n数值比较大时，增大，但是下降的速率则比较慢。从这样的趋势上看，设定铝合金压杆稳定系数，需要重点考虑铝合金的材料特性。在后来设定稳定系数时，会区别热处理特性的铝合金，以及非热处理特性的铝合金的不同之处。
3.2截面形状因素
对于铝合金截面形状这一因素，产生的影响研究上，主要就四种不同截面的铝合金材料精细了计算分析，从计算结果中分析，双轴对称截面的分析上，就压杆稳定系数而言，截面的形状产生的影响不算大。
3.3初始弯曲度因素
研究稳定系数会受到何种因素的影响时，考虑到铝合金材料存在弯曲的情况，为此，针对这一情况进行了研究，应用计算程序，计算出不同弯曲情况的压杆数值。通过图三表示出来。不断增加初始弯曲度，压杆稳定系数，会有显著的降低，那些又细又长的杆件，相比那些比较小和非常大的杆件，降低的幅度就不如中等型号的明显。
3.4初始偏心因素
以计算程序为计算方法，对压杆截面为H152.1*101.6*7.37*4.83的数值进行了计算，读取到偏心数值为0.05倍的回转半径。得出计算结果，得出结论为，不断增加初始偏心，压杆稳定系数出现了显著的降低，而表现出降低幅度最大的是又长又细材料的压杆。
4、计算各种数值时需要考虑的初始缺陷
4.1初始弯曲缺陷
铝合金类的挤压型材，通常情况均不会出现弯曲的情况。通过相关部门的测量，该种材料的挤压型材一般初始的弯曲基本会小于L/1300，所以，计算压杆稳定性受到弯曲度影响时，规定的数值为正弦挠曲线，条件是L/1000。进行试验时，应该也有平直度偏差的存在，为此，同样应用这样的数值进行试验，得出相应的数据。
4.2残余应力缺陷
通常情况下，铝合金材质挤压型材存在非常小的残余应力，为此，一般在试验中不需要考虑此项缺陷的存在。
4.3初始偏心缺陷
设定轴压杆稳定系数的过程中，我国钢结构规范是有一定规定的。使用的L/1000条件下初始弯曲，囊括初始偏心影响；在单独对初始偏心做考虑时，仅仅就薄壁型的钢结构有规范。
得出计算公式
在以前的研究中，已经得到了热处理下铝合金材质压杆（此时大于等于1.0）稳定系数的计算公式为：
但是针对非热处理下铝合金材质压杆（此时小于1.0）稳定系数的计算公式，还需要进一步考虑很多的因素才能得出。重点需要考虑的因素如上述研究那样，分成了材料的性质，横截面形状，初始弯曲度，初始偏心。依据最小二乘法拟合，得出了热处理下铝合金材质压杆（此时大于等于1.0）稳定系数的计算公式为：
当处于小于等于0.175的情况下， =1.0；
当处于0.175小于小于等于1.0的情况下，。
得出非热处理下铝合金材质压杆（此时小于1.0）稳定系数的计算公式：
当处于小于等于0.2的情况下， =1.0；
当处于0.2小于小于1.0的情况下，；
当处于大于1.0的情况下，
结束语
综上所述，经济的迅速发展，建筑领域中使用了更多的铝合金结构，这就需要有比较先进的铝合金使用技术作为技术支撑，为此，针对对称截面铝合金挤压型材压杆的稳定系数做相关的研究工作有着重要的意义，本篇文章在原有的基础研究上，考虑到该稳定系数会受到材料特性、初始弯曲、初始偏心、截而形状，这些因素的影响，就这些因素做了针对性的试验研究，进而得出了不同影响因素下，计算稳定系数的计算公式，这一系列公式照比我国的传统公式，以及国外的相关公式更加详细，计算结果的可靠性更高，为今后铝合金结构的建筑工作提供了坚挺的技术理论支撑，促进着我国铝合金结构建筑的发展。
参考文献
[1]铝合金格构结构技术（暂行）规程.[R].上海市工程建设规范，上海，2015.
[2]沈祖炎，郭小农，陈扬骥.对称截面铝合金挤压型材压杆的稳定系数[A].天津大学建筑工程学院.庆贺刘锡良教授执教五十周年暨第一届全国现代结构工程学术报告会论文集[C].天津大学建筑工程学院：，2001：5.
[3]杨联萍，韦申，张其林.铝合金空间网格结构研究现状及关键问题[J].建筑结构学报，2013，34（02）：1-19+60.
[4]李明，陈扬骥，钱若军等.工字形铝合金轴心压杆稳定系数的试验研究[J].工业建筑，2001，（1）.
论文作者:李营
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2017年第26期
论文发表时间:2018/1/31
标签：铝合金论文; 系数论文; 稳定论文; 截面论文; 弯曲论文; 偏心论文; 材料论文; 《建筑学研究前沿》2017年第26期论文;