加劲肋钢板剪力墙弹性临界屈曲应力有限元分析

主要的研究对象为不同边框连接条件下、高厚比在400～800范围内的纵横加劲肋薄钢板剪力墙弹性屈曲性能分析.研究表明,加劲肋钢板剪力墙的屈曲均为相关屈曲,〈高层民用建筑钢结构技术规程〉（JGJ99-98）在特定条件下过高估计了纵横加劲肋钢板剪力墙的弹性屈曲承载力.本文提出了设计建议.     

开口加劲肋板稳定极限承载力分析

以三汊矶湘江大桥自锚式悬索桥主梁钢箱梁人行桥面板为研究背景,以开口加劲肋板为研究对象,研究不同参数对开口加劲肋板弹性屈曲荷载的影响,并考虑几何和材料非线性的影响,分析了不同残余应力、不同初始缺陷和不同宽厚比等因素下的开口加劲肋板的稳定极限承载力。     

交叉加劲钢板剪力墙弹性屈曲研究

用有限元方法对交叉加劲钢板剪力墙的弹性屈曲性能进行了研究,重点研究了加劲肋与墙板的刚度比、墙板高厚比、边长比以及加劲肋宽厚比等对弹性屈曲系数k的影响,同时与十字加劲板的抗剪屈曲性能进行了对比。研究结果表明,设置交叉加劲肋能显著提高钢板剪力墙的弹性屈曲荷载;屈曲系数k随着墙板边长比、高厚比以及加劲肋宽厚比的增大而趋于减小;本文给出的交叉加劲板弹性屈曲系数k的计算公式与有限元法的结果较吻合。     

两边连接交叉加劲钢板剪力墙弹性屈曲分析

采用ANSYS有限元软件对两边连接交叉加劲钢板剪力墙进行了弹性屈曲分析,重点研究了加劲肋与墙板的刚度比、墙板高厚比、边长比以及加劲肋宽厚比对弹性屈曲系数的影响,并将分析结果与十字加劲板进行了比较.研究表明,交叉加劲肋能够显著提高钢板剪力墙的弹性屈曲荷载,其远大于十字加劲肋;随着墙板边长比和高厚比的增大,屈曲系数趋于减小;而较小的加劲肋宽厚比能使墙板获得较大的屈曲系数;最后给出了两边连接交叉加劲板弹性屈曲系数的计算公式.     

纵横加劲肋钢板剪力墙弹性屈曲性能分析

运用ANSYS有限元软件对高厚比在200~800范围内的纵横加劲肋钢板剪力墙进行了弹性屈曲性能分析,以了解加劲板弹性屈曲应力对比用钢量是否有相应的增加程度,从而为纵横加劲肋钢板剪力墙屈曲性能分析提供依据。     

全加劲两侧开缝钢板剪力墙弹性屈曲研究

采用有限元方法对全加劲两侧开缝钢板剪力墙在面内水平荷载作用下的弹性屈曲临界荷载、屈曲模态进行了研究。对影响其弹性屈曲性能的参数进行了分析,包括两侧和中部加劲肋与墙板的刚度比、两侧和中部加劲肋宽厚比以及墙板高厚比和边长比。给出了全加劲两侧开缝钢板剪力墙加劲肋的弹性屈曲设计参考公式,为开缝钢板剪力墙的应用提供依据。     

加劲板有限元屈曲分析

本文提出了加劲板屈曲分析的等参加劲板弯曲单元。在西文的方法中，加劲松件可放在平板单元内部任意位置，而不必放在节线上，由于等参二次单元能较容易地适应曲线边界，层状板材和横向剪切变形。公式暨能应用于薄板又能适用于厚板。并给出了各种正交含可变斜交角的斜交加劲板之临界荷载和加劲参数，其结果表明与某些文章发表过结果完全一致。     

加劲肋截面对加劲板力学性能的影响

加劲肋截面形式对加劲板的力学性能有重要影响。文中以某工程中承受平面外均布荷载的加劲板为研究对象,采用有限元方法,分别研究了不同加劲板母板厚度、不同加劲肋截面惯性矩对加劲板力学性能的影响。结果表明:采用角钢加劲肋提高加劲板抗弯性能是最有效的,等边角钢加劲肋较不等边角钢加劲肋能更好地的提高加劲板的抗弯性能,工字钢和槽钢加劲肋改善加劲板抗弯性能的能力是相近的。     

钢箱梁开口加劲肋设计探讨

结合钢箱梁设计工程实践,利用有限元程序ANSYS7.0对钢箱梁顶板、底板开口加劲肋进行了全面的计算分析,模型采用Shell63单元离散,通过计算给出了开口加劲肋的间距、高度对钢箱直梁桥和钢箱弯梁桥受力性能的影响规律,从而达到加劲肋优化设计的目的,为同类桥梁设计提供参考。     

发生畸变屈曲的纵向加劲板的受压试验

采用厚4.0mm,名义屈服应力为235.0MPa的中厚钢板制作板件,并分别设置不同刚度的纵向加劲肋,对此纵向加劲板进行受压破坏试验。对发生畸变屈曲或局部与畸变相关屈曲的纵向加劲板的受压极限承载力和性能进行试验和理论研究,结果表明:临界屈曲模式主要取决于纵向加劲肋的刚度和母板的宽厚比。对于某些加劲板,局部屈曲和畸变屈曲之间的相互作用非常明显。畸变屈曲构件和局部与畸变相关屈曲构件展示了较大的后屈曲强度。研究纵向加劲板的的畸变屈曲强度曲线。采用直接强度法提出设计强度简化公式,用于考虑纵向加劲板的畸变屈曲及局部与畸变相关屈曲。将强度曲线与试验和有限元结果对比,验证了曲线的正确性。通过试验研究,得出有关纵向加劲板的屈曲性能的一些结论。     

外加盖板斜加劲薄钢板墙弹性屈曲性能分析

采用有限元软件ANSYS 15.0对多组外加盖板斜加劲薄钢板墙(CSW)模型进行弹性屈曲分析,研究盖板相似比、盖板高厚比、加劲肋高厚比及肋板刚度比等因素对CSW模型屈曲性能的影响,探讨提高CSW结构屈曲应力的方法,最终给出了CSW肋板刚度比的门槛刚度以及盖板高厚比的合理取值范围。     

竖向闭口槽钢加劲钢板剪力墙在非均匀压剪作用下的屈曲性能

对竖向闭口槽钢加劲钢板剪力墙在非均匀压应力和剪应力共同作用下的屈曲性能进行了有限元分析,得到了竖向闭口槽钢加劲钢板剪力墙的临界屈曲剪应力随加劲肋加劲系数的变化曲线及阈值刚度,提出了剪应力和竖向压应力共同作用下加劲肋阈值刚度的计算公式。结果表明:加劲肋阈值刚度随着小区格宽高比、竖向压应力非均匀系数、加劲肋数目和加劲肋抗扭刚度与抗弯刚度比增大而减小;提高加劲肋抗扭刚度与抗弯刚度比能显著降低加劲肋阈值刚度;加劲肋阈值刚度公式计算结果与有限元分析结果吻合较好。     

交叉加劲钢板深梁弹性屈曲分析

以交叉加劲钢板深梁为研究对象,利用有限元软件ANSYS分析其弹性屈曲性能,讨论了抗弯刚度比、跨高比、钢板深梁厚度对其弹性屈曲性能的影响;考虑钢板深梁在钢框架的弯剪受力特性,根据板的经典理论建立了交叉加劲钢板深梁屈曲荷载计算公式,提出了等效屈曲系数。结果表明:交叉加劲钢板深梁的临界屈曲荷载随抗弯刚度比增大而增大,但达到门槛刚度比后,增大幅度急剧减小,得到门槛刚度比约为10;临界屈曲荷载随跨高比和板厚的减小而减小,等效屈曲系数随板厚减小而增大;等效屈曲系数与跨高比关系曲线由二次抛物线形向波浪形渐变,交叉加劲钢板深梁受力特性由剪切主导向弯曲主导过渡。     

单侧受限波形钢板轴压弹性屈曲分析

将波形钢板应用于钢管混凝土结构中,可以提高钢板的抗弯刚度,以防止高强钢管混凝土结构中钢板屈服前发生弹性局部屈曲.基于正交薄板理论,假定波形钢板的非荷载边为弹性转动约束,利用伽辽金法对单侧受限波形钢板单向受压屈曲荷载公式进行了推导,并给出了两种特殊边界条件下的简化计算公式.计算结果表明:对于四边简支和四边嵌固板,该方法与...     

考虑加劲及开孔的薄钢板稳定性

应用有限元软件ANSYS对烟道、选择性催化还原(SCR)反应器及支架进行整体结构静力分析,选取反应器上变形最大的侧壁板及有矩形大开孔的壁板作为研究对象,分别研究了加劲形式及开孔对薄钢板稳定性的影响。结果表明:对于单向受压的加劲板,现有的加劲肋设计方法满足稳定性的要求;在其他条件相同、板受单向均布压力时,加劲肋截面面积相同的条件下,配置L型加劲肋时板的稳定性比配置T型加劲肋的板更强;矩形大开孔改变了板的应力分布,在开孔的周边容易出现失稳现象,随着开孔的增大,板的临界屈曲特征值呈线性降低,但在开孔周边布置加劲肋能有效防止开孔周边板的失稳;相同截面面积的L型加劲肋对板的约束能力比T型加劲肋强;开孔会降低板的承载力,但开孔周边适当添加加劲肋能较大程度提高加劲板的临界屈曲特征值。     

板肋加劲板整体稳定数值模拟与受力机理研究

分别采用梁单元与板壳单元建立同时考虑初始几何缺陷和焊接残余应力的受压板肋加劲板整体稳定分析有限元模型,并以相应试验结果进行验证,得到梁与板壳单元模拟受压板肋加劲板整体稳定的异同。采用经验证的数值模拟方法,对不同弯曲失稳方向板肋加劲板的受力机理进行了研究。结果表明:采用板壳单元可以较好还原板肋加劲板整体稳定受力性能,板壳有限元模型与试验试件的承载力最大相对误差为4.2%,平均相对误差为1.48%; 梁单元模型与长(中长)柱试验试件的承载力最大相对误差为5.4%,平均相对误差为1.92%,与短柱试件的承载力相对误差虽仅为0.7%,但由于不能考虑板件发生的塑性失稳,其应力-位移曲线拟合情况相对较差; 不同弯曲失稳方向板肋加劲板整体稳定构件的破坏特征不同,其中对于板肋侧弯曲的板肋加劲板整体稳定构件,被加劲板边缘部分受压达到材料屈服强度且板肋边缘受拉达到屈服强度时,构件整体达到其承载极限; 对于被加劲板侧弯曲的板肋加劲板整体稳定构件,当板肋边缘部分受压达到材料屈服强度时,构件整体达到其承载极限; 对于实际工程中组成钢箱梁顶板的板肋加劲板,制作时应避免朝向板肋侧的变形。     

受压U肋加劲板局部稳定受力性能数值模拟

为了掌握受压U肋加劲板的局部稳定受力性能,考虑残余应力与初始几何缺陷,建立U肋加劲板局部稳定试验试件的有限元模型,通过考虑不同宽厚比的试验验证该数值模拟方法的正确性;将U肋加劲板及其腹板简化为四边简支板,并通过数值模拟方法验证四边简支板简化模型的正确性。结果表明:采用数值模拟方法计算得到的破坏模态和应力 位移曲线与试验曲线吻合较好,所计入的残余应力和几何缺陷大小是合理的;采用简化的四边简支板模型和试验试件模型计算的应力 位移曲线从开始到峰值吻合较好,在下降段四边简支板模型下降斜率有所增大;在分析受压U肋加劲板受力性能时,可以选用等效四边简支板简化模型分析其局部稳定承载力。     

《钢结构设计规范》(GB50017—2002)焊接工字梁腹板的局部稳定和考虑屈曲后强度的计算

与现行《钢结构设计规范》(GBJ17—88)相比,新修订的《钢结构设计规范》(GB50017—2002)对焊接工字梁腹板屈曲临界应力和局部稳定的计算作了较大的改动,增加了梁腹板考虑屈曲后强度设计的相关条文。对弯矩、剪力和局部压力单独作用下的腹板屈曲临界应力作了修正,考虑了板件的几何缺陷和材料非弹性性能,对于直接承受动力荷载的吊车梁及类似构件或不考虑腹板屈曲后强度的焊接工字梁,要求按规定配置加劲肋,并验算腹板的局部稳定性,计算局部稳定的相关公式随着临界应力的修正也作了相应的调整;建议承受静力荷载和间接承受动力荷载的焊接工字梁宜考虑腹板屈曲后强度,按考虑腹板屈曲后强度来计算梁的的抗剪和抗弯承载力,而不再验算腹板的局部稳定。本文详细介绍了规范条文修改的理论依据,比较了新旧设计方法的差异,并通过设计实例说明了新设计方法的优越性。