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研究生: 許晉瑋
hsu, chin-wei
論文名稱: 鋼結構梁柱接頭在高溫環境下行為之數值模擬
Numerical Modeling of Steel Beam-Column Joints in Fire Environment
指導教授: 邱耀正
Chiou, Yaw-Jeng
學位類別: 碩士
Master
系所名稱: 工學院 - 土木工程學系
Department of Civil Engineering
論文出版年: 2007
畢業學年度: 95
語文別: 中文
論文頁數: 144
中文關鍵詞: 有限元素法鋼結構梁柱接頭
外文關鍵詞: steel beam-column joints, finite element method, stress-strain curve
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  • 本文依實際試體尺寸進行鋼結構梁柱接頭高溫受熱反應,以有限元素數值模擬模式來分析其高溫受熱中的行為,並選用ANSYS為數值模擬工具;材料組成率方面選用國外歐洲規範EUROCODE3以及國內生產鋼材高溫受熱下之材料性質,以作為數值模擬分析之用,進而透過程式分析比較國內外鋼材的差異性和建立一套有關國內鋼結構梁柱接頭之高溫受熱行為,並且藉由國內鋼結構梁柱接頭高溫試驗驗證本文分析模式之可行性。
    本文主要敘述鋼材高溫材料行為、應用不同應力應變曲線數值模擬分析與驗證以及兩種鋼結構梁柱高溫試驗之模擬,包含有定載加溫試驗與定溫加載試驗,主要以了解鋼結構接頭在高溫中其力學特性之影響,以供後續研究整體鋼結構高溫受熱行為之模擬分析使用。

    According to the test of the full-scale joints of the steel beam-column in fire environment, the composed beam-column frame is analyzed by the general purpose finite element software ANSYS. The material properties of steel in high temperature proposed by EUROCODE3 was use in this study. The numerical modeling of steel beam-column joints in fire environment has been proven by simulating the ABRI fire experiment. This thesis used different stress-strain curve in high temperature environment, and compared the result of analysis with experiment.

    摘要 Ⅰ Abstract Ⅱ 誌謝 Ⅲ 目錄 Ⅳ 表目錄 Ⅷ 圖目錄 Ⅹ 符號 ⅩⅢ 第一章 緒論 1 1.1 前言 1 1.2 研究背景與目的 2 1.3 研究方法 4 1.4 文獻回顧 5 第二章 高溫環境下鋼結構梁柱接頭之數值模擬 7 2.1 前言 7 2.2 鋼材在高溫下的性質 8 2.2.1 歐洲規範EUROCODE3 8 2.2.1.1 強度及變形性質 8 2.2.1.2 熱傳導性 10 2.2.1.3 比熱 10 2.2.1.4 熱對流傳遞係數 11 2.2.2 中鋼鋼材材料性質 15 2.2.3 雙線性材料性質 18 2.3 數值分析方法與步驟 19 2.3.1 熱分析 19 2.3.2 非線性結構分析 24 2.3.3 耦合分析 26 2.3.4 轉角分析 27 2.3.5 數值分析步驟 29 2.4 非線性有限元素分析模式 32 2.4.1 元素種類 32 2.4.2 應力應變曲線轉換 33 2.4.3 定溫加載試驗之數值模擬 34 2.4.4 定載加溫試驗之數值模擬 35 第三章 分析模式的驗證 41 3.1 前言 41 3.2 試體規劃 42 3.3 試驗規劃 43 3.4 試驗結果 45 3.5 非線性有限元素模擬分析 48 3.5.1 模擬的材料性質 48 3.5.2 模擬的分析與步驟 48 3.6 模擬分析結果與討論 51 第四章 定溫加載試驗之數值範例與討論 53 4.1 前言 53 4.2 範例一:工程應力應變曲線(S355) 57 4.2.1 範例說明 57 4.2.2 分析結果 57 4.3 範例二:真實應力應變曲線(S355) 67 4.3.1 範例說明 67 4.3.2 分析結果 67 4.4 範例三:工程應力應變曲線(Gr50W) 77 4.4.1 範例說明 77 4.4.2 分析結果 77 4.5 範例四:真實應力應變曲線(Gr50W) 87 4.5.1 範例說明 87 4.5.2 分析結果 87 4.6 分析結果比較與討論 97 4.6.1 不同鋼材性質比較 97 4.6.2 應力應變的轉換比較 97 4.6.3 總結與討論 98 第五章 定載加溫試驗之數值範例與討論 100 5.1 前言 100 5.2 範例五:工程應力應變曲線(S355) 105 5.2.1 範例說明 105 5.2.2 分析結果 105 5.3 範例六:真實應力應變曲線(S355) 113 5.3.1 範例說明 113 5.3.2 分析結果 113 5.4 範例七:工程應力應變曲線(Gr50W) 121 5.4.1 範例說明 121 5.4.2 分析結果 121 5.5 範例八:真實應力應變曲線(Gr50W) 129 5.5.1 範例說明 129 5.5.2 分析結果 129 5.6 分析結果比較與討論 137 5.6.1 不同鋼材的比較 137 5.6.2 應力應變的轉換 137 5.6.3 總結與討論 138 第六章 結論與建議 139 參考文獻 141

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    下載圖示 校內:立即公開
    校外:2007-08-15公開
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