单轴对称工字形截面圆弧拱的屈曲分析

根据文献[1]提出的任意开口薄壁截面圆弧曲梁的翘曲位移表达式,本文利用能量原理导出了单轴对称工字形截面拱的稳定平衡方程。文中主要对工字形截面拱在均布径向荷载 (均匀受压 )和两端作用大小相等、方向相反的端弯矩 (均匀弯曲 )条件下的弯扭屈曲进行分析,给出临界荷载的理论解答;考虑了工字形截面不同放置时拱失稳模式的不同,分析截面不对称性对临界荷载的影响,并与已有的文献进行比较。     

翼缘变厚度截面的自由扭转刚度和翘曲刚度

对翼缘变厚度的热轧工字形截面和热轧槽钢截面的翘曲刚度进行推导,得到计算公式,参照型钢表列出计算表格。结果表明,相对于按照等厚度翼缘计算的翘曲惯性矩,考虑变截面影响的翘曲惯性矩有较大幅度下降,其中热轧槽钢的翘曲惯性矩下降13%～18%;热轧工字钢的翘曲惯性矩下降16%～22%。同时列出了所有系列的热轧槽钢和热轧工字钢截面的翘曲惯性矩,也给出考虑翼缘厚度变化的截面的自由扭转常数的计算公式。     

薄壁钢梁的曲线纤维优化设计工具

研究了用曲线纤维实现变刚度概念的薄壁组合梁可能的性能改进。钢梁的截面为封闭截面,模型中考虑了一些非典型作用如材料各向异性、横向剪力、翘曲限制和非均匀扭转的影响。控制方程由扩展的Hamilton原理导出,运用扩展的Galerkin方法对控制方程求解。给定几何特性和材料特性情况下,优化设计了承受不同荷载组合钢梁以承受最大极限承载力。给出了变刚度梁相对于常规的恒刚度梁的改进之处。     

矩形钢管四肢矩阵式格构截面的扭转常数和翘曲常数

矩形钢管四肢矩阵式格构截面因具有外表面平整、外观整洁、便于穿越管线、节省材料等优点而越来越多地应用于公共建筑、支架工程、景观工程等结构中。应用扭转分析的一般计算原理,推导矩形钢管截面和矩形钢管四肢矩阵式格构截面的扭转常数和翘曲常数,给出具体的计算公式;作为特例,给出方钢管截面和方钢管四肢方阵式格构截面的扭转常数和翘曲常数,可供设计参考使用。     

钢筋混凝土圆截面受弯构件正截面承载力计算

圆截面受弯构件是工程结构中常用的一种构件，现行的钢筋混凝土规范只给出了圆截面受弯构件全截面均匀配筋时的计算方法，而对于非均匀配筋时的计算方法并未给出。本文给出了圆截面受弯构件不均匀配筋时的计算公式，并利用大型通用有限元软件ANSYS进行承载力模拟。结果表明，不均匀配筋比均匀配筋能够提高截面承载力，或者说，不均匀配筋比均匀配筋能够节省钢材用量。     

波形腹板工字形梁截面翘曲惯性矩的推导

梁截面的翘曲惯性矩是梁平面外弯扭失稳和扭转变形分析的重要几何参数。对于梯形和正弦形波形腹板工字形截面梁,已有文献对其截面的翘曲惯性矩进行了推导,但由于推导过程中的假定不同,其结果存在差异。从截面翘曲惯性矩的定义出发,结合梯形和正弦形波形腹板工字形截面梁的受力特点,推导得到了梯形和正弦形波形腹板工字形截面梁的翘曲惯性矩计算公式,并从平面外弯扭失稳和扭转变形两个角度,与有限元数值计算结果进行了对比验证,也与其他学者推导的计算公式进行了比较。结果表明,在常用的波形尺寸范围内(波长为150～200mm,波幅为20～30mm),腹板不承受轴向力的理想受力状态可以得到保证。推导结果从理论上符合实际,在精度上也能满足工程需求。     

薄壁闭口截面组合梁的结构力学模型(1):单孔截面

基于已有研究成果,建立具有较高精度的单孔薄壁闭口截面组合梁的改进结构力学模型。该模型考虑了轴向翘曲和材料各向异性对壳壁中心表面剪应变的影响。根据壳壁的一般本构关系直接计算得到剪应变,给出一维整体梁刚度矩阵的封闭表达式。采用ABAQUS软件对不同荷载条件下不同薄壁接头的箱形和圆柱形梁进行了数值模拟及对比分析。表明:材料各向异性对壳壁中心表面剪应变的影响对模型的精确性有着显著影响,而轴向翘曲的影响可以忽略不计。揭示出一些现有模型的显著缺陷。     

考虑圣维南翘曲变形的初始扭转薄壁梁单元刚度矩阵

基于传统薄壁直梁力学模型,对初始扭转薄壁梁有限元数值模型进行系统的分析与研究。首先基于初始扭转梁的几何变形微分关系,导出初始扭转薄壁梁圣维南翘曲应变。根据传统薄壁直梁有限元力学模型,考虑初始扭转梁圣维南翘曲变形,建立其有限元单元刚度矩阵。最后,通过椭圆截面初始扭转梁算例,并与ANSYS三维实体有限元分析结果进行对比分析,表明建立的考虑圣维南翘曲变形的初始扭转薄壁梁单元刚度矩阵具有良好的精度。     

曲线双工字钢组合梁桥横梁受力分析研究

为了研究主梁腹板纵桥向翘曲变形对横梁内力的影响,在现有横梁框架模型基础上,根据符拉索夫薄壁结构理论得到集中荷载作用下简支曲线双工字钢组合梁桥翘曲变形、结构扭转角等物理参数沿跨径的分布规律。利用主梁腹板与横梁的变形协调关系分析横梁的纵桥向变形,得到横梁内力组成以及截面正应力分布规律并进行有限元分析验证。结果表明:基于符拉索夫薄壁结构理论分析得到的横梁截面正应力分布规律与有限元计算得到的规律基本一致; 靠近加载点的横梁正应力以“竖向弯曲效应”为主导,靠近支座截面的横梁“腹板变形不一致效应”大于加载点截面附近横梁; 加载点截面两侧腹板翘曲变形方向相反,导致横梁的截面正应力分布规律相反; 横梁竖向弯曲变形产生的应力与主梁弯矩分布规律类似,纵桥向弯曲变形产生的应力与扭率分布规律类似。     

国际期刊导读

1 钢框架节点翘曲传递模型 摘要：由于薄壁钢框架节点的作用,局部翘曲变形具有连续性,应用梁有限元分析,给出考虑局部翘曲连续性影响的简单方法。通过子结构分析方法,得到节点的压缩刚度矩阵,采用翘曲弹簧模拟交叉构件间的局部翘曲约束。通过数值算例对该模型进行了验证,所给节点模型的梁有限元分析结果与精确壳有限元分析结果相符。     

正多边形薄壁钢管的性能研究

正多边形截面薄壁钢管用于建造输电线结构、塔、天线和桅杆结构等,该文对其变形特性进行了研究。这种类型的横截面表现出与截面边数相关的对称性,从而导致截面的平面内和平面外(翘曲)变形特性显著。研究基于广义梁理论(GBT)的特例,旨在充分分解截面变形的主要模式,从而获得分析结果,进而提取关于这类构件结构性能的详细信息。同时对几个算例进行了理论分析和数值模拟(使用GBT梁单元)。为了进行验证和对比,也给出了标准壳有限元模型的分析结果。     

包含开口和闭口截面非均匀扭转的新型三维Timoshenko梁单元

提出一种考虑翘曲扭转(W型钢)的新型线弹性三维Timoshenko梁单元。它适用于分析由开口和中空截面(HCS)梁组成的空间结构。通过二阶梁理论(轴心受拉)与扭转(包括翘曲)的类比,建立非均匀扭转方程。局部梁单元刚度矩阵考虑二阶扭矩和剪力对变形的影响。将扭转角一阶导数的翘曲部分作为节点单元的附加自由度,该自由度代表双弯矩引起的扭转角。对数值分析结果进行讨论、比较和评价,对计算结果进行了试验验证,表明分析HCS梁应力-变形时考虑翘曲的重要性。     

纯弯下带双翼缘的冷弯薄壁型槽钢梁的有效形式

致力于研究带双翼缘的冷弯薄壁型槽钢梁。封闭截面的几何特性用无量纲参数表示。分析研究翘曲方程和翘曲惯性矩。优化准则和无量纲目标方程被定义为质量准则。可行的解决方案受到强度,局部、整体屈曲和几何条件的限制。提出冷弯薄壁型梁整体和局部屈曲的分析方法,并给出最优选型的数值计算结果。     

波纹腹板H形钢组合梁扭转性能试验研究

设计了扭转试验装置,对T形截面波纹腹板H形钢组合梁进行了扭转性能试验,研究波纹腹板H形钢组合梁在扭转作用下的扭矩-扭率特征曲线、各组成部分的应变发展及分布规律、混凝土翼板裂缝的发展与分布规律以及组合梁的受扭破坏形态。研究表明:由于波纹腹板具有褶皱效应,且其上、下部所受混凝土翼板与下翼缘的约束强弱不同,导致上、下部波纹腹板的变形不一致,在截面高度范围内剪应变分布不均匀,这与平钢腹板组合梁腹板剪应变分布均匀明显不同;波纹腹板容易发生翘曲变形,但翘曲应变较小;混凝土翼板裂缝小于45°,与钢筋混凝土构件受扭接近45°显著不同;通过理论分析推导出波纹腹板H形钢组合梁弹性抗扭刚度的计算公式,并与试验结果进行了对比。     

论现浇肋梁楼盖模板支撑架的水平杆步距设置

现浇混凝土梁板结构模板支撑体系在进行水平杆设置时,由于受到肋梁高度变化的影响,导致步距设置不均匀,应根据肋梁高度的具体情况进行步距的专项设计。该文就架体地基顶面有高差、梁截面高度不超过标准步距以及梁截面高度超过标准步距三种情况下的步距设置方法进行了探讨,给出了具体的对策,并给出了确保步距均匀、架体结构简单的优化方法。     

考虑翘曲应力中性轴偏移的箱梁剪力滞效应分析

同时考虑薄壁箱梁截面的弯曲挠度、剪切挠度和剪力滞附加挠度,利用变分法对箱梁的剪力滞效应进行了分析。在构造剪力滞翘曲位移函数时,考虑翘曲应力中性轴对于截面形心轴的偏移,利用截面翘曲应力合力及合力矩均应为零的平衡条件,建立控制微分方程。分别针对简支梁在均布荷载及跨内集中力作用下的剪力滞效应,推导出翘曲应力和附加挠度计算公式。变分法分析过程表明初等梁理论下的弯曲、剪切效应与剪力滞效应相互解耦。以简支梁模型为算例,利用论文方法计算的截面应力值与有限元解及实测值吻合良好,验证了论文方法的合理性。利用不同几何参数分析是否考虑翘曲应力中性轴的偏移产生的应力差别。结果表明:对于截面应力,高宽比的影响较小,宽跨比影响较大,宽跨比0.2 时,相对应力差值超过 20 %。     

火灾下非均匀受火钢柱截面温度分布规律及其对钢柱抗火性能影响的研究现状

本文介绍了火灾下非均匀受火钢柱截面温度分布规律及其对钢柱抗火性能的研究进展和已有研究成果,包括钢柱截面非均匀温度分布产生的原因及截面温度非均匀分布对钢柱抗火性能的影响。钢柱截面不均匀温度产生的原因有:钢柱受到建筑填充墙保护,非4面受火;钢柱仅部分截面采用防火保护;受洞口非均匀火灾影响的建筑外框架柱;钢柱防火保护层不均匀或局部破损等。截面温度不均匀对钢柱抗火性能的影响包括:截面产生附加应力,使钢柱临界温度降低;钢柱截面不对称,发生弯扭破坏;钢柱产生热弯曲,以及破坏时可能出现的反向弯曲等。并对需要进一步研究的问题给出了建议。     

曲线箱梁桥的地震反应分析

根据薄壁箱梁的翘曲扭转理论,建立了可以考虑截面翘曲和偏心影响的3维空间曲线箱梁桥的位移模式和能量泛函,利用有限元列式建立了动力方程。并编制了相应的程序。最后通过算例说明了翘曲扭转对曲线箱梁桥影响较大,不可忽略。     

横隔梁对连续斜梁桥的受力影响分析

根据试验桥梁的实际情况,基于ABAQUS有限元软件平台,建立桥梁上部结构的三维仿真模型,将模型数据与试验数据对比,验证模型的准确性。分析连续异形斜梁桥的横隔梁对梁体弯矩分布和截面变形影响。研究结果表明:连续异形斜梁桥由于横隔梁的存在对跨中弯矩折减的影响显著,使纵向弯矩分布更为均匀。斜梁桥的跨中截面变形有横隔梁存在时分布较均匀,但不明显。横隔梁对跨中截面变形仍然有折减作用。     

横隔板对薄壁钢箱梁扭转效应影响分析

为了探索薄壁箱梁在发生扭转时横隔板对截面畸变效应和约束扭转效应的影响,提出了一种简便的有限元分析方法。该方法不需施加单独的畸变荷载而直接施加集中外扭矩,依据畸变会产生截面横向框架弯矩和约束扭转在无荷载作用梁段不产生翘曲正应力的特点分析畸变效应大小。采用两端固结梁作为算例分析。分析得出乌曼斯基理论与Ansys计算结果一致,并通过有限元计算,得出横隔板间距小于L/20时(L为跨度),截面横向弯矩M2和无荷载梁段的正应力均为0,即畸变效应可以忽略;而且横隔板布置增多使得约束扭转产生翘曲正应力增加,并大于理论计算值;畸变效应产生的剪应力流大小纵向分布比约束扭转的分布均匀;横隔板很薄时存在较大畸变效应,但高厚比取250(厚12 mm)时,畸变效应便可忽略。