平面门式刚架静力屈曲的仿真分析

应用ANSYS有限元程序,对柱脚铰接的平面门式刚架进行了静力屈曲分析。在仿真分析中,主要考虑荷载分布和初始几何缺陷的大小对刚架临界屈曲荷载的影响。分析结果表明:刚架的临界屈曲荷载和荷载的分布有关;初始几何缺陷对刚架临界屈曲荷载的影响随着刚架高跨比的变化而不同。     

折线形钢箱柱特征值屈曲分析及横向加劲肋设计

特征值屈曲分析属于线性分析,对结构临界荷载的预测往往要高于结构实际的临界荷载,但特征值屈曲分析作为非线性屈曲分析的初步评估作用是非常有用的。文中利用ANSYS软件对竖向力作用下不同加劲肋间距、厚度的折线形钢箱柱特征值屈曲模态进行了分析,为合理的加劲肋设计提供依据。     

某复杂高层混合结构屈曲分析

对本工程从整体到局部进行了屈曲分析,采用SAP2000有限元分析程序对结构进行整体屈曲分析,综合考虑周围构件的边界约束条件,并用大型有限元软件ANSYS对单根柱进行屈曲分析,主要研究结构中的抗风水平桁架的弹性支承作用对所支承柱稳定性的提高作用.分析结果表明,抗风桁架改变了所支承柱的屈曲模态,提高柱子的屈曲荷载;荷载的分布形式对结构的屈曲荷载有一定的影响;在边界条件模拟合适的情况下,局部模型的屈曲分析也能取得可靠的结果.     

水平荷载作用下钢板深梁弹性屈曲分析

运用Ritz能量变分法推导出钢板深梁在水平荷载作用下的临界荷载计算公式。应用有限元软件ANSYS分析了钢板深梁的弹性屈曲机理,提出了3类典型屈曲模式,得到了钢板深梁在各类屈曲模式下的跨高比阈值。对跨高比为2.0的钢板深梁填充钢框架体系进行了试验研究。将得到的结果进行对比分析,结论如下:有限元所得第1类屈曲模态与试验屈曲模态一致;试验所得临界荷载与理论解误差为7.8%~20.4%;理论结果与有限元所得第1类屈曲临界荷载接近,验证了理论解的正确性。所得结果可为此类构件的设计和应用提供理论基础。     

新型约束屈曲支撑屈曲荷载分析

建立ANSYS有限元计算模型,对约束屈曲支撑的特征值屈曲进行了分析与论证,计算了结构的前2阶屈曲模态及相应的特征值屈曲荷载。结果表明,应用ANSYS软件所建立的模型和采用的计算方法准确合理,所论证的新型约束屈曲支撑是一种稳定、可靠的结构耗能构件。     

考虑竖向荷载影响的结构水平临界荷载分析

讨论了结构竖向荷载和水平向屈曲临界荷载的相互影响,分析了研究竖向荷载作用下结构水平临界荷载计算的必要性,并给出了其特征屈曲临界荷载计算的具体过程,通过算例分析,得到了某一结构竖向荷载和水平向临界荷载的相互关系,并提出了稳定区的概念及判断实际结构稳定性的具体方法。     

屈曲约束支撑的缺陷影响分析

对屈曲约束支撑在施工过程中容易产生的套管与核心部分间空隙尺寸偏差和核心板厚偏差进行研究。借助ANSYS有限元软件,分析这两类施工缺陷对屈曲约束支撑临界荷载的影响,得出了缺陷影响的曲线和图表,结果表明空隙尺寸偏差和板厚偏差对支撑的弹性临界荷载影响明显,设计和施工过程应该严格控制。另外,文中提供的曲线图表可应用于设计中预估屈曲约束支撑临界荷载,应用有限元方法可拓展屈曲约束支撑的试验研究,减少试验成本。     

钢筋混凝土筒仓仓顶稳定性分析

钢筋混凝土筒仓仓顶采用薄壳结构,对于此种结构形式的分析设计,稳定性分析是其中一项重要内容。文中阐述了稳定分析的理论,并结合实际工程,采用有限元分析软件ANSYS对钢筋混凝土筒仓仓顶进行稳定性分析,包括特征值屈曲分析和非线性屈曲分析。首先对同一种荷载分布和同一厚度情况下仓顶结构进行特种值屈曲分析,分析出结构的屈曲模态和特征值,得出结构最容易发生失稳的部位。然后对不同荷载分布情况下仓顶结构进行分析,根据结构特征值,得出结构在何种荷载分布情况下最易发生失稳。为了进一步优化结构,继续对仓顶结构进行非线性屈曲分析,得出结构在不同的厚度情况下结构的极限承载力,为实际工程提供参考。     

钢结构非弹性屈曲分析的新方法

通常而言,很少使用分歧稳定概念评价钢结构临界荷载,这类钢结构具有几何缺陷,并处于横向荷载导致的主弯矩作用下。这些案例中采用了基于极限荷载稳定性概念上的塑性区域和塑性铰分析。然而,这类分析需要大量的计算时间和复杂的理论,不适合实际设计。为此,提出一种弹塑性屈曲分析的新方法,旨在确定钢结构的临界荷载。此方法基于修正分歧稳定概念(运用切线模量方法确定)和柱强度曲线,运用梁柱交互作用公式,提出迭代特征值分析方法,计算主弯矩及轴力。该法的有效性和适用性,通过弹性屈曲分析和精细塑性铰分析进行评估。以具有几何缺陷的简支柱和4层板结构作为分析基准。结果显示:所提议的非弹性屈曲分析适用于评估钢结构的临界荷载和失效模式,可用于钢结构设计中临界荷载的确定。     

钢管桩在整体顶升过程中的弹性屈曲分析

通过ANSYS软件利用实体单元建立整体顶升工程中的钢管桩模型,并使用弹簧单元模拟周边土层对桩的影响,同时使用接触单元模拟桩与垫块及垫块与垫块之间的接触,从而进行特征值屈曲分析,得到底部嵌固桩和非嵌固桩桩顶临界屈曲荷载随桩埋深变化的曲线以及桩顶临界屈曲荷载在整个顶升过程中随桩自由端长度变化的规律。分析结果对同类工程具有一定的借鉴意义。     

弦支穹顶结构的稳定性分析

用非线性有限元法编制了稳定分析程序 ,进行了算例分析、验证。以跨度 3 5 4m、矢高 4 6m的弦支穹顶为例 ,用自编的程序和ANSYS进行了弦支穹顶的特征值屈曲、非线性屈曲分析 ,初始缺陷的影响分析和半跨荷载作用下的结构稳定性分析。同时 ,还讨论了撑杆长度对弦支穹顶结构稳定性的影响     

大矢跨比单层球面网壳动力试验模型弹塑性稳定分析

为了解水平地震作用下具有不同失效机制的单层球面网壳结构在静力荷载作用下的弹塑性稳定性能,利用有限元软件ANSYS,对两个矢跨比为1/2的单层球面网壳结构试验模型进行双重非线性全过程分析,获得结构的弹塑性极限承载力,比较二者的失稳模态,初步了解二者之间的差异。考察结构杆件屈曲、初始缺陷等因素对结构稳定性能的影响,并分析各因素对结构极限承载力的影响规律。结果表明,地震作用下,具有强度破坏特征的网壳结构在静力下的失稳模式表现为结构的整体失稳,而发生动力失稳破坏的结构则表现为局部失稳破坏。杆件失稳和初始缺陷使结构的临界荷载大幅度降低,且地震作用下属于强度破坏的单层球面网壳结构在静力下对初始缺陷的敏感性大于动力失稳破坏结构。     

冷弯薄壁型钢受弯构件整体弯曲变形直接计算方法研究

对于冷弯薄壁型钢构件来说,目前的国外设计规范大多采用有效截面法来考虑局部屈曲对构件变形的影响.由于冷弯薄壁型钢构件的板件宽厚比较大,在正常使用阶段除了发生局部屈曲之外还可能发生畸变屈曲,从而影响构件的变形性能.通过探索一种无需求解构件的有效截面特性,利用全截面直接求解受弯构件整体弯曲变形的计算方法(简称“直接变形法”)...     

相关屈曲对平面钢桁架柱屈曲性能的影响

利用ANSYS 14.0软件建立平面钢桁架柱模型,采用特征值屈曲分析和非线性分析方法模拟结构的整体屈曲、局部屈曲和相关屈曲（两种屈曲模式相互作用）.发现弦杆长细比对整体屈曲临界力PE和局部屈曲临界力P1的大小起控制作用,当PE＞P1时,屈曲模式的相互作用降低了结构的极限承载力;当PE＜P1时,屈曲模式的相互作用不仅降低了结构的极限承载力,还改变了结构的初始后屈曲性能.     

大开孔单层椭球网壳-组合楼板混合结构设计及稳定性分析

本文以九寨沟甘海子国际会展中心展厅结构为工程背景,介绍了单层椭球网壳-组合楼板混合结构的分析设计过程。首先,采用相贯节点的计算理论,对该工程采用的鼓节点的设计进行了详细论述。此外,本文采用子空间迭代法对该混合结构进行了特征值屈曲分析;采用非线性有限元理论,结合N-R法和柱面弧长跟踪技术,对该结构进行了考虑初始缺陷的非线性全过程分析;并采用估算公式进行了校核。计算结果表明,特征值屈曲分析结果是局部失稳的极限荷载,而非线性屈曲分析结果是整体失稳的极限荷载。对于有局部刚度薄弱的结构,采用非线性屈曲分析得到的极限荷载更为合理。     

Buckling loads of variable thickness thin isotropic plates

This work presents accurate solutions for bifurcation buckling loads of rectangular thin plates with thickness that varies in the directions parallel to the two sides. The plates are subjected to biaxial compression and various combinations of boundary conditions are considered. The calculation of the critical loads was carried out by using the extended Kantorovich method. For the resulting ordinary differential equation, an exact method for the stability analysis of compressed members with variable flexural rigidity is used. The buckling load is found as the inplane load that makes the determinant of the stiffness matrix equal zero. New, exact results are given for many cases of uni-directional and bi-directional variation in thickness. The results are very accurate and exact for cases where an exact solution is available.     

腹板开矩形孔复杂卷边冷弯槽钢梁局部屈曲性能及直接强度法研究

为了研究腹板开孔复杂卷边冷弯槽钢梁的局部屈曲性能，以及探究北美冷弯型钢结构设计规范(AISI S100-2016)中腹板开孔冷弯槽钢梁局部屈曲直接强度法计算公式的可靠性，对孔高比(孔洞高度与腹板高度的比值)分别为0、0.2、0.4、0.6和0.8的10个腹板开矩形孔复杂卷边冷弯槽钢梁纯弯试件进行了静力试验研究。试验结果表明，开孔和不开孔试件均发生以局部屈曲为主的屈曲破坏模式，与不开孔试件相比，开孔试件的受弯承载力下降，且下降幅度随孔高比的增大而增大。利用ANSYS有限元程序对试验进行了模拟分析，分析结果与试验结果吻合良好；在此基础上，采用经试验验证的有限元模型，通过变换腹板高度、板厚和孔高比开展了有限元参数分析，并根据有限元参数分析结果对已有腹板开孔冷弯槽钢梁的弹性局部屈曲临界应力近似计算公式进行了修正。基于试验结果、有限元参数分析结果以及修正的弹性局部屈曲临界应力近似计算公式，对AISI S100-2016中开孔冷弯槽钢梁发生以局部屈曲为主破坏时的直接强度法计算公式进行了修正。     

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。     

薄壁构件弯扭失稳的一般理论

在薄壁构件的弯扭失稳问题上近20年以来存在着传统的和较新的两种不同的理论,这两种理论的并存使得一些国家的规范和一些著作出现不一致,例如我国的(GB50017—2003)和N.S.Trahair的著作犤17犦仍然采用传统理论的结果,而(GB50018—2003)、ISO的钢结构材料标准和美国的金属结构稳定设计解说却采用较新理论的结果。作者发现被忽视的横向正应力也是影响薄壁构件稳定的重要因素。本文在考虑非线性横向应变能的基础上,导出了薄壁构件的总势能方程。从板的理论出发,全面考虑微元上各种应力以及外荷载的影响,用假想荷载法导出了薄壁构件的弯扭失稳平衡微分方程。这组平衡微分方程和本文提出能量法的是一致的,这进一步证实了本文提出理论的正确性。