带孔钢梁承载力研究

来源 :同济大学土木工程学院 同济大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:mc76759
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带孔钢梁由于其自身的特殊性在建筑、土木、海洋结构、船舶、飞机,机 械和其它很多领域得到了越来越广泛的应用。但是,目前国内对这种构件的研 究比较缺乏,规范中没有针对此类构件的相应条款。本文将针对此基本构件展 开系统的研究,旨在对这类构件的工作性能有比较详尽的了解。在此基础上, 提出适合应用于实际工程设计的方法,为实践工作提供可靠的依据。 采用两种方法对带孔梁的整体稳定进行分析。基于能量法及Rayleigh-Ritz 法,以Fourier级数作为符合几何边界条件的变形函数,应用数值积分的手段, 求得腹板开有孔洞梁的临界荷载;采用三维板壳单元对腹板开孔梁的整体失稳 进行分析,在应用板壳有限元理论解决梁的此问题时,它实质上就是一个特征 值屈曲问题,最后可以获得失稳时的临界载荷和相应的失稳变形模式。 应用板壳有限元理论,考虑结构的材料非线性,几何非线性以及各种初始 缺陷分析带孔梁从受到外部荷载作用到破坏整个过程的受力性能,考察结构的 荷载-位移曲线特征和相应荷载作用下的整个结构的变形状态。利用国外学者的 试验数据,可以验证这种方法的可行性。计算大量的典型算例,考虑不同的参 数变化对极限承载力的影响。依据有限元计算结果,提出了梁开孔截面在没有 剪力作用下的弯矩承载力、在没有弯矩作用下的剪力承载力的简化计算公式以 及开孔截面在弯矩和剪力共同作用下的承载力相关关系的简化设计公式。 将配置有横向加劲肋的腹板简化为四边支承的矩形板,应用板壳有限元理 论研究开有不同形状、不同大小孔洞的腹板在剪切、弯矩单独作用下的屈曲应 力以及相应的腹板高厚比限值,得到了以开孔尺寸作为未知量的屈曲系数的计 算公式。此外,分析了腹板在剪切、弯矩共同作用下的屈曲问题,得出了用相 关公式表示的屈曲条件。 关键词:带孔钢梁,承载力,整体稳定,局部稳定,有限单元法
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