Slabs' In-plane Tension-bending Resistance System of Thin-walled Open-profile

针对薄壁杆件力学分析较为复杂的问题,讨论了一种把开口薄壁杆的分析拆分为2个较简单部分的方法.针对薄壁中面内荷载效应的分析问题,首先在适当简化基本应力应变条件的基础上,按平面应力问题分析单肢板件面内荷载效应,然后对其进行向量综合,得到反映开口薄壁杆轴向伸缩、弯曲及翘曲性质的“板件面内拉弯综合抗力体系”及其变形方程；探讨了刚度方程的建立及其计算特点,并与经典理论进行对比.分析表明,在板件面内弯矩定义中引入板件间纵向相互作用力,可简化该体系分析过程和结论,使之具备与平面弯曲问题一致的形式.作为应用举例,推导了求解薄壁截面主轴方向、主轴惯性矩、弯心坐标、主扇性惯性矩的线性方程组,剖析了经典理论中这些截面几何特性对于计算的意义及其效率.     

开口薄壁杆的板件面内拉弯综合抗力体系

针对薄壁杆件力学分析较为复杂的问题,讨论了一种把开口薄壁杆的分析拆分为2个较简单部分的方法。针对薄壁中面内荷栽效应的分析问题,首先在适当简化基本应力应变条件的基础上,按平面应力问题分析单肢板件面内荷载效应,然后对其进行向量综合,得到反映开口薄壁杆轴向伸缩、弯曲及翘曲性质的“板件面内拉弯综合抗力体系”及其变形方程;探讨了刚度方程的建立及其计算特点,并与经典理论进行对比。分析表明,在板件面内弯矩定义中引入板件间纵向相互作用力,可简化该体系分析过程和结论,使之具备与平面弯曲问题一致的形式。作为应用举例,推导了求解薄壁截面主轴方向、主轴惯性矩、弯心坐标、主扇性惯性矩的线性方程组,剖析了经典理论中这些截面几何特性对于计算的意义及其效率。     

带缀板的开口薄壁杆件的约束扭转

根据薄壁杆件结构约束扭转的一致性理论,并在符拉索夫刚周边假定及库尔布鲁纳和哈丁对翘曲位移的假定下,考虑缀板的弯曲与剪切变形,得到带缀板的开口薄壁杆件的总势能及相应的拉格朗日函数。通过引入对偶变量,建立了缀板加强的开口薄壁杆件的哈密顿对偶体系,并采用两端边值问题的精细积分法求得高精度数值解。算例证明,本方法具有较高的精度,且计算过程简单清晰,为缀板加强的开口薄壁杆件的约束扭转分析提供了一种新的思路。     

薄壁杆件屈曲模态分析的力特征约束有限条法

整体、畸变、局部等基本变形模式的划分是条理化开展薄壁杆件工程计算的必要手段。薄壁杆件的基本变形模式传统上基于简化应力-应变关系,采用变形、应变等几何特征进行定义,不利于因应复杂化应力-应变关系。提出一套完全基于力特征和正交完备性原则的基本模式定义。与广义梁理论和约束有限条法相比,提出的整体、畸变、局部3种基本变形模式关于刚度严格正交,且完整覆盖薄壁杆件全变形域。基于该定义实现了针对薄壁杆件有限条模型的屈曲模态分解和识别。算例表明,提出的基本模式定义和屈曲模态分析方法具有开、闭口和折、曲线形截面的一致适应能力,剪应变和横向伸缩的影响在基本屈曲模式中得到合理表达,曲线形截面薄壁构件具有与多边形截面薄壁构件一致的整体、畸变和局部屈曲机理。     

关于截面可变形薄壁梁的方法论研究

薄壁杆件的截面变形是经典薄壁杆件理论无法描述的.建立完备的截面可变形薄壁梁理论是将整体、畸变和局部等稳定问题统一起来的必要条件.广义梁理论是可以描述截面变形的薄壁杆件理论,但不完备.借助计算力学的思想可以使广义梁理论完备化.     

关于弹性薄壁杆件翘曲变形的讨论 三 开口四板杆件的翘曲变形

在弹性薄壁杆件中,计算翘曲变形的理论常以"刚性周边"假定为基础,不考虑周边形状的改变.本文认为,在开口薄壁杆件中,"周边形状改变"与"周边形状不变"的翘曲变形都是同等重要的翘曲变形,不计前者是不恰当的;在闭口薄壁杆件中,在此假定的基础所导出的结论与实际不符。本文在中直线假定的基础上,用转角向径表示截面上各板的转角,用弯矩矢量表示各板的内力,使翘曲变形的基本方程的力学涵义和几何意义更为直观,从而较方便地导出计算各种翘曲变形的方法和结论.本文认为,在薄壁杆件中,不仅一对等值反向弯矩应组成力因素--双力矩;一对等值反向的双力矩,也应组成新的力因素--四力矩.同理,在截面图形中,不仅存在描述截面是否发生刚性扭转的扭转中心,而且存在描述截面是否发生相对扭转的双扭中心.它们都是同等重要的几何点.本文在建立新概念时,力求形象具体,推理方法尽量和计算平面变形的方法相同,使翘曲变形的计算和平面变形的计算能和谐地衔接成一体.目前,在工程中,随着材料质量的提高,溥壁杆件的应用更广,进一步探讨薄壁杆件的计算问题在实用上是有意义的.     

关于弹性薄壁杆件翘曲变形的讨论 四 开口多板杆件的翘曲变形

在弹性薄壁杆件中,计算翘曲变形的理论常以"刚性周边"假定为基础,不考虑周边形状的改变.本文认为,在开口薄壁杆件中,"周边形状改变"与"周边形状不变"的翘曲变形都是同等重要的翘曲变形,不计前者是不恰当的;在闭口薄壁杆件中,在此假定的基础所导出的结论与实际不符。本文在中直线假定的基础上,用转角向径表示截面上各板的转角,用弯矩矢量表示各板的内力,使翘曲变形的基本方程的力学涵义和几何意义更为直观,从而较方便地导出计算各种翘曲变形的方法和结论.本文认为,在薄壁杆件中,不仅一对等值反向弯矩应组成力因素--双力矩;一对等值反向的双力矩,也应组成新的力因素--四力矩.同理,在截面图形中,不仅存在描述截面是否发生刚性扭转的扭转中心,而且存在描述截面是否发生相对扭转的双扭中心.它们都是同等重要的几何点.本文在建立新概念时,力求形象具体,推理方法尽量和计算平面变形的方法相同,使翘曲变形的计算和平面变形的计算能和谐地衔接成一体.目前,在工程中,随着材料质量的提高,溥壁杆件的应用更广,进一步探讨薄壁杆件的计算问题在实用上是有意义的.     

关于弹性薄壁杆件翘曲变形的讨论 一 基本概念与基本假定

在弹性薄壁杆件中,计算翘曲变形的理论常以“刚性周边”假定为基础,不考虑周边形状的改变.本文认为,在开口薄壁杆件中,“周边形状改变”与“周边形状不变”的翘曲变形都是同等重要的翘曲变形,不计前者是不恰当的;在闭口薄壁杆件中,在此假定的基础所导出的结论与实际不符。本文在中直线假定的基础上,用转角向径表示截面上各板的转角,用弯矩矢量表示各板的内力,使翘曲变形的基本方程的力学涵义和几何意义更为直观,从而较方便地导出计算各种翘曲变形的方法和结论.本文认为,在薄壁杆件中,不仅一对等值反向弯矩应组成力因素——双力矩;一对等值反向的双力矩,也应组成新的力因素——四力矩.同理,在截面图形中,不仅存在描述截面是否发生刚性扭转的扭转中心,而且存在描述截面是否发生相对扭转的双扭中心.它们都是同等重要的几何点.本文在建立新概念时,力求形象具体,推理方法尽量和计算平面变形的方法相同,使翘曲变形的计算和平面变形的计算能和谐地衔接成一体.目前,在工程中,随着材料质量的提高,溥壁杆件的应用更广,进一步探讨薄壁杆件的计算问题在实用上是有意义的.     

关于弹性薄壁杆件翘曲变形的讨论 二 开口三板杆件的翘曲变形

在弹性薄壁杆件中,计算翘曲变形的理论常以"刚性周边"假定为基础,不考虑周边形状的改变.本文认为,在开口薄壁杆件中,"周边形状改变"与"周边形状不变"的翘曲变形都是同等重要的翘曲变形,不计前者是不恰当的;在闭口薄壁杆件中,在此假定的基础所导出的结论与实际不符。本文在中直线假定的基础上,用转角向径表示截面上各板的转角,用弯矩矢量表示各板的内力,使翘曲变形的基本方程的力学涵义和几何意义更为直观,从而较方便地导出计算各种翘曲变形的方法和结论.本文认为,在薄壁杆件中,不仅一对等值反向弯矩应组成力因素--双力矩;一对等值反向的双力矩,也应组成新的力因素--四力矩.同理,在截面图形中,不仅存在描述截面是否发生刚性扭转的扭转中心,而且存在描述截面是否发生相对扭转的双扭中心.它们都是同等重要的几何点.本文在建立新概念时,力求形象具体,推理方法尽量和计算平面变形的方法相同,使翘曲变形的计算和平面变形的计算能和谐地衔接成一体.目前,在工程中,随着材料质量的提高,溥壁杆件的应用更广,进一步探讨薄壁杆件的计算问题在实用上是有意义的.     

关于弹性薄壁杆件翘曲变形的讨论 五 闭口薄壁杆件的翘曲变形

在弹性薄壁杆件中,计算翘曲变形的理论常以"刚性周边"假定为基础,不考虑周边形状的改变.本文认为,在开口薄壁杆件中,"周边形状改变"与"周边形状不变"的翘曲变形都是同等重要的翘曲变形,不计前者是不恰当的;在闭口薄壁杆件中,在此假定的基础所导出的结论与实际不符。本文在中直线假定的基础上,用转角向径表示截面上各板的转角,用弯矩矢量表示各板的内力,使翘曲变形的基本方程的力学涵义和几何意义更为直观,从而较方便地导出计算各种翘曲变形的方法和结论.本文认为,在薄壁杆件中,不仅一对等值反向弯矩应组成力因素--双力矩;一对等值反向的双力矩,也应组成新的力因素--四力矩.同理,在截面图形中,不仅存在描述截面是否发生刚性扭转的扭转中心,而且存在描述截面是否发生相对扭转的双扭中心.它们都是同等重要的几何点.本文在建立新概念时,力求形象具体,推理方法尽量和计算平面变形的方法相同,使翘曲变形的计算和平面变形的计算能和谐地衔接成一体.目前,在工程中,随着材料质量的提高,溥壁杆件的应用更广,进一步探讨薄壁杆件的计算问题在实用上是有意义的.     

G550高强冷弯薄壁槽钢受弯构件力学性能与设计方法

为了研究高强冷弯薄壁槽钢受弯构件的力学性能和设计方法,对3种板件加劲形式的G550高强冷弯薄壁型钢槽形截面受弯构件进行了试验研究和有限元参数分析。结果表明,板件加劲形式对高强冷弯薄壁槽钢受弯构件屈曲模式和受弯承载力有显著影响,翼缘V形加劲比腹板V形加劲能够更有效地提高构件抗弯承载力,构件抗弯承载力的变化规律与屈曲模式有关。根据有限元参数分析结果,在已有直接强度法基础上回归出适用于高强冷弯薄壁槽钢受弯构件的直接强度法修正公式。     

低层冷弯薄壁型钢结构住宅整体性能分析

基于有限元方法建立了典型低层冷弯薄壁型钢结构住宅的整体模型,通过计算分析得到了结构的模态,并获得了风荷载和地震荷载作用下结构的内力、变形和墙体剪力。通过改变楼板平面内刚度,验证了相对刚度法中楼板平面内无限刚性假设的合理性;并建议针对形体复杂的低层冷弯薄壁型钢结构,应采用有限元整体建模的方法求解墙体剪力。结果表明,低层冷弯薄壁型钢结构具有良好的整体性能,在抗震设防烈度为6度的地区可以满足承裁力和变形的要求,且安全储备充足。     

高强度不锈钢弧形板冷弯成形机理的集成研究

不锈钢弧形板具有耐腐蚀、强度高、光洁美观等优点,因此在地铁和高铁的建设中得到广泛应用。但因其尺寸精度要求高,导致成形工艺难度大,从而制约了工业的生产。针对此问题,以符拉索夫开口薄壁梁理论为基础,推导出符合高强度不锈钢弧形板成形弯曲角度表达式及横向变形及纵向变形的能量计算式,并编制出成形工艺。之后建立服役行为的数学模型,通过模拟轧制力大小及不锈钢弧形板成形后的回弹量来判定理论道次变形量分配的合理性。对合作企业现有冷弯成形机组改造,依据最优仿真结果进行实验,反复修正后的工艺模型能顺利辊弯出高强度不锈钢弧形板产品,且现场测试数据显示,机组的轧制力能稳定,成形后的回弹量较小,产品质量满足用户精度要求。对形成最优成形工艺,提高辊弯质量和精度有重要作用。     

爆炸下考虑钢梁翼缘变形的改进单自由度法

为解决爆炸下结构产生较大局部变形时采用等效单自由度方法计算结构整体位移会出现较大误差甚至错误的问题,在单自由度理论基础上,以工字型钢梁为研究对象,通过分析翼缘局部变形对钢梁整体位移的影响规律后,基于提出的钢梁截面简化变形模型对其弯曲抗力函数进行改进,提出钢梁抗爆分析的改进单自由度方法。通过有限元软件ABAQUS数值模拟不同爆炸工况下钢梁的动态位移响应与破坏特征,并与单自由度模型及改进单自由度模型的计算结果进行对比,研究了不同计算模型下钢梁的位移及破坏差异。结果表明:与有限元模拟结果相比,钢梁翼缘局部变形越大,单自由度模型计算结果偏小越严重,而改进单自由度模型计算结果较好,可以更好地适用于钢梁抗爆分析的位移简化计算。     

钢-混组合截面外包薄钢组合管梁抗弯性能研究

为了对不同夹层混凝土强度的钢-混组合截面外包薄钢组合管梁抗弯性能进行分析,通过试验和有限元软件模拟相结合的方法,选用外层为薄壁不锈钢管,内层为钢管,双壁管中间分别喷注混凝土强度等级为C20、C40、C60的三种试件,采用分级加载方式对试件进行加载,试验结果与有限元软件模拟的结果相吻合。研究结果表明:随着混凝土强度的提高,试件的抗弯承载力提高、延性增大,能发生较大的塑性变形以吸收能量。     

斜加劲梁柱节点翘曲传递分析

对梁和柱内的翘曲位移及其双力矩通过斜加劲的梁柱节点的传递提出了新的数学分析模型.新模型除了节点区内梁柱翼缘在自身平面内的弯曲变形和扭转变形外,还考虑了斜加劲肋在自身平面内的弯曲变形和扭转变形、节点区腹板对斜加劲肋扭转变形的约束,得到了节点域双力矩的计算公式.算例表明,提出的模型与板壳有限元方法结果符合非常好,而传统的梁柱翘曲连续的处理方法与板壳有限元方法结果有较大的误差.该方法可以简单地通过修改传统的薄壁杆件单元刚度矩阵来实现,并可以解决薄壁构件框架弯扭线性和非线性分析.     

高强冷弯薄壁型钢住宅楼盖梁受力性能研究

在试验的基础上,采用有限单元法对高强冷弯薄壁型钢桁架楼盖梁的受力性能进行了研究.考虑材料非线性和几何非线性的影响,采用塑性壳单元建立有限元模型.桁架节点的拉铆钉采用节点耦合模型.将试验和有限元分析结果进行全面比较分析,验证了文中采用的有限单元法的准确性.然后采用此方法建模分析不同高度和跨度的楼盖梁的受力性能,以及桁架节点采用双铆钉连接时对桁架梁受力性能的影响.最终拟合出不同高度和跨度的楼盖梁的承载力估算公式,供工程设计参考.     

航空机匣零件加工变形量预测与控制

航空机匣类零件通常由航空难加工材料制成,壁薄、刚性差、难加工,极易发生切削变形。因 此,以航空薄壁机匣零件为研究对象,基于切削加工力学建模,采用有限元分析方法,实现了对航空薄壁机 匣零件车削加工变形量的预测。在此基础上,采用加工变形量主动补偿方法,通过对每次走刀的切削深度进 行补偿以减少加工变形量。有限元仿真与切削试验结果均显示,采用该方法可以大大减少加工变形误差并使 其分布更加均匀,可有效地控制切削加工变形量。     

薄壁梁的单元柔度矩阵及其应用

结合示例介绍了用动态坐标法直接计算薄壁构件的空间变形,并将其用到弯心不共线的薄壁梁的计算分析中,给出了相应的单元柔度矩阵和力法求解过程.从而突破了弯心不共线薄壁杆件体系计算困难的问题,显示了这种计算方法的优越性.