简支楔形工字钢梁的弹性弯扭屈曲

用有限元法计算了双轴和单轴对称楔形工字钢简支梁在不等端弯矩作用下的弹性弯扭失稳临界荷载,与CECS102:2002中公式的计算结果进行了对比,发现后者偏大15%~45%。提出了新的变截面梁临界弯矩计算式,其表达形式与等截面梁的公式相同,便于工程应用。     

切口梁弯扭屈曲承载力参数分析

利用有限元方法,对切口梁进行弯扭屈曲分析。研究表明:切口长度、切口高度、梁的跨度对切口梁弯扭屈曲承载力有着重要的影响。与试验结果的对比验证了计算结果的准确性和适用性。根据有限元数据结果,提出了切口梁整体稳定系数计算公式。     

切口梁弯扭屈曲承载力参数分析

利用有限元方法,对切口梁进行弯扭屈曲分析.研究表明:切口长度、切口高度、梁的跨度对切口梁弯扭屈曲承载力有着重要的影响.与试验结果的对比验证了计算结果的准确性和适用性.根据有限元数据结果,提出了切口梁整体稳定系数计算公式.     

单轴对称工字钢梁的弹塑性稳定系数

工字钢梁在工业厂房中应用非常广泛,而平面外弯扭失稳是薄壁构件的主要失稳模式,比单独的扭转失稳和弯曲失稳要复杂的多。以往钢梁稳定研究主要集中在双轴对称截面,单轴对称截面的整体稳定性研究较少。为此,对承受跨中集中荷载和关于跨中对称的两点荷载的单轴对称工字钢梁进行了弹塑性弯扭屈曲分析,考虑初始变形和两种残余应力分布。通过算例分析得到不同截面尺寸和荷载作用点高度的稳定系数变化规律,以修正的ECCS公式为基础拟合得到了适用于单轴对称截面横向荷载作用下的弯扭屈曲稳定系数公式,该公式适用于的荷载作用点高度为剪心到上翼缘以上120mm,和截面宽高比为0.42~0.76范围内的单轴对称工字钢梁。与有限元计算结果对比表明,公式计算结果与有限元分析结果符合良好,且公式与有限元计算结果相比较为保守。     

带孔简支薄壁梁弯扭屈曲的计算

本文用能量法和数值积分技术 ,提出了腹板开孔的简支薄壁梁在跨中集中荷载作用下的临界弯矩计算方法。利用ANSYSE通用有限元软件 ,采用板壳单元 ,对 1 5组共 30根工字梁进行了整体弯扭失稳分析。分析结果表明 ,本文方法是行之有效的。     

单轴对称截面圆弧拱弹性弯扭屈曲临界荷载

为了研究均布径向压力作用下的单轴对称截面均匀受压圆弧拱的弹性弯扭屈曲临界荷载,为一般荷载作用下压弯钢拱的稳定承载力设计奠定基础,采用平衡法推导得到了均匀受压圆弧拱的面外屈曲临界荷载的理论解.在微元段受力平衡的基础上,建立了任意轴线形状、截面形式的曲线构件的平衡方程,代入截面变形条件、内力与变形条件推导出了单轴对称截面均...     

薄壁悬臂构件的弹性弯—扭屈曲作用

以往的研究表明,广泛用于分析薄壁梁的弯一扭屈曲作用的两个差异不大的具有代表性的理论,用于评估具有单轴对称横截面的简支梁的临界荷载时,会导致两种不同的解决方案。这两种解决方案可能会导致在这些单轴对称梁中出现有明显差异的临界荷载。基于屈曲分析中所采用的经典变分原理,作者提出一个新的理论,用于分析薄壁构件的弯一扭屈曲作用。文中采用了这三个理论来分析悬臂结构的弯一扭屈曲作用。首先进行简短回顾,并使用三种不同理论对薄壁悬臂结构的弯一扭屈曲作用进行详细的对比分析。在纯弯曲和两种典型的横向分布荷载作用下对悬臂结构的屈曲进行分析,表明三种理论的确存在差异。采用第三种理论,考虑梁长度的变化和沿梁横截面纵轴的加载位置,对两种典型的横向分布荷载下双向对称悬臂结构的临界荷载进行预测,与现有解决方案和有限元分析所得到的关键结果进行对比,可知将新方法具有：良好的准确性和易用性等优点。     

复合荷载作用下简支钢梁弹性弯扭屈曲研究

为建立复合荷载作用下简支钢梁弹性弯扭屈曲的设计理论,提出不同类型、不同作用点的横向荷载和不等端弯矩共同作用下的弯扭屈曲总势能方程。采用Rayleigh-Ritz法推导复合荷载作用下临界弯矩M_cr的通用计算式及系数（参数）C₁′、C₂′a、C₃′的计算式,并得到复合荷载作用的C₁′、C₂′a、C₃′与单一荷载作用的系数C₁、C₂、C₃的关系。采用Rayleigh-Ritz法推导临界荷载的通用计算式,并通过数值算例验证其正确性,最后分析钢梁自重对弯扭屈曲临界荷载的影响。研究表明：复合荷载作用下的临界弯矩Mcr通用计算式可完全采用单一荷载作用下的M_cr通用计算式表示;钢梁自重对其弯扭屈曲临界荷载的影响较小,计算中可忽略不计。     

圆孔蜂窝梁的弯扭屈曲分析

为了对纯弯状态下圆孔蜂窝梁的弯扭屈曲进行研究,将蜂窝梁翼缘和腹板分离,采用有限元软件ANSYS对蜂窝梁开圆孔腹板进行侧向纯弯分析,由挠度-刚度关系反算侧向刚度,得出开孔腹板相对于实心腹板的刚度折减系数ky。考虑开孔腹板的径高比和距高比,经拟合给出了刚度折减系数ky的计算公式,用该系数对蜂窝梁的自由扭转刚度进行修正,代入实腹工字截面梁弯扭屈曲临界弯矩计算公式,得到蜂窝梁的相应计算公式。最后利用该公式分别对不同跨度、不同孔况的简支蜂窝梁在纯弯状态下的弯扭屈曲临界弯矩进行计算,并与有限元分析结果进行对比。分析结果表明,修正后的临界弯矩计算公式具有较高精度。     

纯弯曲蜂窝梁弯扭屈曲的有限元分析

为了研究蜂窝梁纯弯状态下的弯扭屈曲,笔者利用有限元软件ANSYS对两种不同截面的H形钢梁在纯弯曲时的弹性弯扭屈曲临界弯矩进行了分析,对所得到结果与理论公式计算的结果进行了比较,结果吻合的较好,这表明所选单元及计算方法的正确性。根据这一结果,笔者认为蜂窝梁在纯弯曲时的弹性弯扭屈曲临界荷载也可以采用该软件进行模拟分析。然后,对开孔率相同跨度不同以及跨度相同度开孔率不同的蜂窝梁进行了计算,并对计算结果与原型钢进行了比较分析。分析结果表明,蜂窝梁的弯扭屈曲临界弯矩略高于原型钢钢梁,其值随着开孔率的逐渐增加而降低,但是开孔率的影响并不十分明显。     

工字形截面楔形梁的侧向屈曲:新理论

针对工字形截面楔形梁的侧向屈曲提出了一个全新的理论。在工字形截面楔形梁的分析中首先采用线性分析,其中梁的两个翼缘和腹板的变形能力根据薄壁构件的基本假定决定。随后,基于屈曲分析的经典变分原理,提出该梁侧向屈曲分析中的总势能。利用该理论计算出楔形悬臂梁和工字形简支梁的侧向屈曲荷载,并将其与分别采用2个壳单元和2个梁单元建模的有限元分析结果对比。这2个梁单元模型分别代表了利用柱状梁单元和典型楔形梁理论的等效方法。对比显示:按照新提议的方法计算出来的总势能要比按以往方法计算出来的数值更精确,这表示新提议的理论要优于以往的理论。同时发现,利用柱状梁的等效法来计算楔形梁的屈曲荷载可能会得出不可靠的结果。     

复合荷载作用下双轴对称工字形悬臂梁的弯扭屈曲分析

基于能量变分法,推导了均布荷载和端部作用集中荷载下的双轴对称工字形截面悬臂钢梁的弯扭屈曲总势能方程,其中截面弯扭屈曲变形的位移和转角分别选用一项和无穷项傅里叶级数来表达模态试函数.根据最小势能原理无量纲化后,获得复合荷载作用下悬臂钢梁无量纲的临界荷载的解析解;通过无穷级数形式解答的无量纲临界弯矩的解析解进行收敛性分析,...     

钢拱结构的弯曲-扭转热屈曲

对横截面上分布线性梯度温度场的双轴对称工字截面钢拱结构的侧向屈曲性能进行研究。钢拱结构存在面内线性梯度温度场,产生面内曲率,从而使结构伸长。继续提高温度差和平均温度,结构所受弯矩和轴向压力将增至临界值。此时,结构背离初始平衡位置,发生侧向扭转屈曲破坏。采用一种新型的非离散机械方法模拟屈曲前的钢拱性能,而采用经典屈曲理论确定弯曲-扭转屈曲的临界温度。本方法要求采用迭代法确定临界温度梯度和临界平均温度。通过全面参数分析,研究热梯度变化和临界温度。本模型能给出封闭解,可用于基于性能的钢拱结构耐火设计和分析。     

双对称与单对称工字形截面悬臂梁弹性临界力矩的评估

所谓的3因素公式是估计具有侧向扭转屈曲的钢梁弹性临界力矩的最常用公式之一。本研究拓展了该公式在工字形截面悬臂梁中的应用范围:(Ⅰ)相等或不相等翼缘;(Ⅱ)端部完全嵌固或自由扭曲;(Ⅲ)在均布荷载或集中荷载的作用下(荷载作用在剪心或一个翼缘上)。内容包括(Ⅰ)弹性侧向扭转屈曲理论基础的讨论(Ⅱ)通过无量纲的形式,在固定参考范围情况下,对涉及形成屈曲问题的主要步骤及特别便于这项研究的特点给予描述(Ⅲ)通过瑞利-里兹方法得到的参数研究的数值结果,(Ⅳ)前述公式中出现C1、C2和C3三个因素的近似解析表达式的用途。     

薄壁槽形截面压杆弹性整体屈曲数值计算研究

为研究薄壁槽钢整体屈曲下的数值算法的适用性,以4种不同杆端约束下的薄壁槽形截面压杆为研究对象,根据广义梁理论确定其发生弹性整体屈曲的有效长度及临界荷载,与开口薄壁理想压杆的线性及非线性解析解进行对比,得到一致的临界荷载。利用ABAQUS有限元分析软件建立壳体有限元模型,采用杆端截面形心集中加载,依据约束情况确定杆端约束,以及根据有效长度施加不同初始缺陷的计算模型,开展特征值算法和隐式弧长法数值计算分析。计算结果表明:当开口薄壁压杆的有效长度足够大时,临界荷载的特征值数值解与理论解一致,弧长法计算得到的非线性解误差相对较大。当有效长度不够大时,弧长法计算得到的极限荷载与理论解基本一致,且弧长法可有效追踪后屈曲路径。     

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。     

带孔冷弯薄壁钢构件的屈曲研究(英文)

自20世纪40年代以来,带孔冷弯薄壁钢构件因为具有节省钢材且容易形成异型构件等优点而在全世界范围内得到广泛应用。但是早先的研究只局限于受压或受弯个别构件的弯曲屈曲研究。带孔冷弯薄壁构件的分析和设计相当复杂,尤其是当开孔形状及位置不规则时更是如此。从理论分析出发,并结合文献中给出的一系列试验资料,通过多个算例,介绍了带孔的和不带孔的冷弯薄壁钢构件弯扭屈曲和畸变屈曲的计算方法。