悬臂梁在准切线和半切线弯矩下的弯扭屈曲:一个悖论

狭长矩形截面悬臂梁在半切线端弯矩作用下发生弯扭屈曲,临界弯矩是两类准切线弯矩临界值的两倍。本文采用静力法进行了详细的求解,并且用作者提出的能量法进行了验证,结果相同。因为半切线弯矩是两类准切线弯矩相加后的平均,因此一个直观的推论是,半切线弯矩的临界值也应该是后两者弯矩临界值的平均。本文采用ANSYS的SHELL63单元和SOLID45单元分别地对狭长矩形截面承受3种弯矩的屈曲进行了分析,结果表明3种弯矩的临界值是相同的,与直观推论一致。因此杆件理论的屈曲弯矩与直观结论和壳体有限元分析的结果的不一致,在弯扭屈曲理论内部构成了悖论。     

双轴对称楔形工字钢梁的弹性弯扭屈曲

本文利用基于板壳屈曲理论的有限元方法对楔形薄壁构件的弯扭屈曲进行了分析,对两种基于薄壁杆件理论的楔形工字钢梁弯扭屈曲分析方法进行了对比。基于较精确的楔形薄壁构件屈曲理论,对承受线性变化端弯矩作用的楔形梁的弯扭屈曲进行了大量分析,并提出了新的楔形工字钢梁临界弯矩计算公式。该公式形式与等截面梁的相同,便于工程应用。     

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,...     

双轴对称工字形截面悬臂外伸梁整体稳定性研究

关于悬臂外伸梁整体稳定性能的研究,国内外的理论和试验数据存在明显不足,各类钢结构规范也都没有给出具体的计算方法和建议,从而影响其实际应用。为此,运用伽辽金法对双轴对称工字形截面悬臂外伸梁的整体稳定临界弯矩及整体稳定系数进行推导,辅以ANSYS模拟验证,并就多种因素对整体稳定性能的影响进行综合分析,得到横向荷载作用于形心时的临界荷载及临界弯矩表达式,同时推导了公式对应的适用范围。并在此基础上,推导出整体稳定系数及等效弯矩系数的建议公式,以供后续研究及工程设计参考应用。     

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。     

翼缘纵向变厚度焊接工字形截面钢梁整体稳定性能试验

为研究翼缘纵向变厚度焊接工字形截面钢梁的整体稳定性能,共设计了11个变厚度梁和2个等厚度梁并进行无侧向约束整体稳定试验,包含三点弯和四点弯两种加载方式,0、2、4、6、8mm/m共5种厚度变化率。试验结果表明：钢梁均发生弹塑性弯扭失稳破坏,卸载后仍有明显残余变形;相比四点弯加载,翼缘厚度变化对三点弯加载钢梁承载性能的影响更为明显。对现有等厚度梁的整体稳定设计方法和稳定系数曲线进行总结,结合精细化有限元分析得到,变厚度梁的弹性失稳临界弯矩随着翼缘厚度变化率增大而降低。基于现有等厚度梁规范稳定曲线进行变厚度梁稳定承载力计算时,建议采用有限元分析或者以平均截面尺寸下的等厚度梁近似计算弹性失稳屈曲临界弯矩,由此可得相比按跨中最大截面设计相对安全的稳定承载力。最后将试验结果与规范计算所得稳定承载力对比,结果表明欧洲规范BS EN 1993-1-1最为安全,中国规范GB 50017—2017次之,美国规范ANSI/AISC 360-16最不安全。变厚度梁整体稳定设计方法的提出还需进一步深入研究。     

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。     

受弯钢梁在偏心荷载作用下的临界弯矩

从薄壁杆件的一般理论出发,推导出荷载偏离弯心但与主轴平行的受弯钢梁的临界弯矩公式。为了验证该公式的正确性,采用ANSYS有限元程序的三维板壳单元SHELL63模拟6根不同截面尺寸和偏心距的槽形钢梁,计算了它们的临界弯矩,并把数值计算结果与理论公式结果进行对比,两者符合较好。     

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...     

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。     

双轴对称工形截面无支撑简支梁的整体稳定

首先提出双轴对称纯弯曲梁正则化长细比的简化计算公式和相应的稳定系数近似公式,使梁稳定计算更为简便。为了保证较好的精确度,对焊接梁和轧制梁采用不同的正则化长细比。与现有大量试验资料对比表明,建议方法可提供满意的可靠度。其次,对上、下翼缘承受横向荷载的梁进行分析,得出正则化长细比的放大系数和折减系数。有关的计算方法也与现有试验资料进行对比。     

模量随深度变化的单桩沉降

实际工程中遇到的土体模量常常随着深度的变化而变化,现用待定系数法得到了土的模量与深度按变化时的桩身沉降与轴力的理论解。     

持载状态下碳纤维布加固损伤混凝土框架抗震试验研究

以某二层工业厂房的钢筋混凝土框架为原型,按1/3的缩尺模型,设计、制作3榀尺寸及配筋相同的钢筋混凝土框架试件。首先分别对框架施加水平低周反复荷载,使其处于不同损伤状态（截面开裂、钢筋屈服）,保持竖向荷载不变,对其进行碳纤维布加固。然后再对加固框架进行同样试验。基于试验值,分析了加固框架的滞回曲线、骨架曲线及抗震能力;比...     

结构稳定性分析中ANSYS的应用

从结构稳定性的基本概念出发,分析了目前在利用ANSYS进行结构稳定性分析中存在的一些概念上的模糊与混乱,提出了一种判别结构失稳类型并找到分枝点失稳类型结构临界荷载的简单近似方法,以便更好地利用通常程序进行结构分析     

卷边翼缘工形截面梁的稳定性能及设计方法

基于大挠度弹塑性板壳有限元分析方法,系统地研究了卷边工形梁在两端等弯矩作用下的失稳机理与稳定承载力,揭示了卷边工形截面构件的局部屈曲、畸变屈曲、整体侧向失稳以及它们之间的相互作用。系统地分析了截面宽高比、腹板高厚比、翼缘宽厚比、长细比等构件参数对侧向稳定承载力的影响,并基于大量的数值计算数据给出了卷边工形梁在两端等弯矩作用下的稳定承载力设计公式,可为规范修订以及工程设计提供依据。     

某工程穹顶屋盖工况分析

对某工程穹项屋盖安装过程中各个阶段进行工况分析,以其中一榀桁架为例计算了各杆件的强度、稳定性及节点位移,同时计算了拆除施工支撑过程中结构的应力变化.结果表明:在吊装施工过程中,各构件满足施工工况的安全性要求.可为穹顶屋盖施工提供技术支持.     

薄壁箱形结构的稳定性研究

随着钢结构的广泛应用,对于钢结构的稳定性研究日趋重要,传统的方法把结构的稳定性与强度分开考虑,从结构的非线性分析的角度考虑,结构的稳定性问题和强度问题是相互联系的。结构的荷载-位移全过程曲线可以准确的把结构的稳定性,强度的整个变化历程表示清楚,本文借助有限元ansys软件平台,对箱型截面钢结构稳定性进行系统研究。包括线性分析和非线性分析,同时也对比了包括规范在内计算的屈曲荷载,证实了非线性分析的有效性。     

有约束梁的整体稳定

探讨两种约束对梁整体稳定的影响,并提出用于设计工作的实用方法。其一是梁在平面内的端部约束,以框架梁为代表。现行钢结构设计规范没有这方面的规定,需要加以补充;其二是梁跨度范围内的侧向支承点对梁稳定提供的约束。计算这类梁的稳定,需要考虑各段之间的相互约束。现行规范只给出支承点为等间距时的等效临界弯矩系数,缺少不等间距时的计算方法。所推荐的用计算长度表现约束效应的计算方法既具有普遍性,又概念清晰。还论述了承受端弯矩梁段的非弹性影响,并提出相应的计算公式。     

深圳北站组合梁抗弯承载力及稳定性分析

组合梁结构设计中组合梁抗弯承载力和稳定性分析很关键,但由于组合钢梁上翼缘受混凝土楼板约束,其稳定性分析与我国现行规范规定的自由梁弯扭失稳不同,我国钢结构设计规范采用的限制绕弱轴长细比的方法,未能考虑楼板作用,不适用于组合钢梁的稳定性分析.此外,在连续组合梁的负弯矩区,局部稳定问题也要考虑.结合深圳北站站房楼盖组合梁的工程实例,采用我国规范GB 50017-2003《钢结构设计规范》和欧洲规范EC 4,对组合梁抗弯承载力和稳定性进行了计算分析,同时,利用通用有限元程序SAP 2000对组合钢梁进行了弹性屈曲分析,进一步确保了结构的安全.所采用的计算分析方法可供同类工程参考.     

上承式装配式公路钢桥悬臂推出法架设过程中稳定性研究

结合一座上承式装配式公路钢桥在采用悬臂推出法架设过程中发生的事故案例,基于钢结构弯扭屈曲理论,分析其失稳破坏机理,并通过有限元数值模拟技术,对架设过程中不同状态进行屈曲分析。计算结果表明:如果导梁桁架横向间距过小,即使在导梁搭上对岸摇滚后,仍有可能因为发生弯扭屈曲失稳而导致整个桥梁倒塌;增大导梁桁架横向间距能有效提高导梁结构的抗屈曲稳定承载力。