姚秋实[1]2008年在《考虑翼缘约束作用的工字梁腹板在复合应力作用下的弹性屈曲》文中研究表明工字形组合钢梁腹板在弯、剪及局压复合应力作用下的局部屈曲是钢结构设计中需要重点考虑的问题之一。现行的《钢结构设计规范》(GB5001 7-2003)参考了英国和澳大利亚规范对该部分内容作了较大改动,但是对于修正后的公式却缺少足够的研究与验证。本文利用ANSYS有限元软件建模,考虑了不同几何参数及弯、剪、局压多种应力组合工况,对工字梁腹板横向加劲区格在复合应力作用下的局部屈曲进行了研究,重点分析相关公式的适用性和安全度。本文在研究中通过在临界应力的弹性屈曲系数公式中引入与翼缘扭转刚度和腹板弯曲刚度比值有关的参数,将翼缘对腹板的约束程度量化,从而合理考虑翼缘的约束作用。本文首先分别验证了弯一局压联合作用、剪一局压联合作用下工字梁腹板弹性屈曲的临界条件,再结合弯一剪联合作用下临界条件的已有结果,综合考虑以上叁种应力组合工况,对弯、剪及局压复合应力作用的情况进行分析。通过大量的有限元分析与计算,证明了当考虑翼缘对腹板的约束作用时,由有限元计算得到的临界应力点与现行规范中所提公式所表示的屈曲曲线并不相符,将规范公式作为梁腹板弹性屈曲临界条件的安全度过高。本文在有限元分析结果的基础上,提出建议公式,并对建议公式的适用性和安全度进行了研究,分析了腹板宽高比、局压作用宽度和应力比的影响。本文的工作是对现行钢结构规范中相关公式的修正与完善,同时也是对工字形组合钢梁腹板在弯、剪及局压复合应力作用下的局部屈曲问题作进一步研究的基础。
徐彬[2]2001年在《梁腹板在纯弯与局压联合作用下的弹塑性屈曲》文中认为钢结构组合梁腹板的稳定问题是钢结构设计中应重点考察的内容之一。历史上对于该问题的研究，大都基于弹性稳定的基础，运用能量的方法，从而获得了一些相应的结论和计算公式。然而，实际工程中的梁腹板，其在多种应力的联合作用下，不免会有发生弹塑性屈曲的可能。故本文即采用有限单元法，针对梁腹板在纯弯与局压联合作用下的弹塑性屈曲问题，进行了深入的分析与研究，计算时则重点考虑了不同几何尺寸（高厚比b／t、宽高比a／b）和局压作用范围c的影响；并最终在此基础上提出了较为合理的建议修正公式。
赵小勇[3]2007年在《工字梁腹板在多种应力作用下的屈曲分析》文中研究说明工字形截面钢梁在弯矩、剪力以及局部荷载单独或者联合作用下，腹板的部分板面会偏离原来的位置而发生波形凸曲，原《钢结构设计规范》(GBJ17-88)中关于腹板局部稳定的计算公式是基于无限弹性的完善板假定，现行《钢结构设计规范》(GB50017-2003)对此部分内容作了较大改动，考虑了屈曲进入弹塑性阶段以及初始几何缺陷的影响。针对现行规范钢梁腹板局部屈曲的公式，采用有限元软件进行建模分析，考虑了不同几何尺寸(高厚比b/t、宽高比a/b和局压作用范围c的影响，对梁腹板区格在多种应力作用下的局部屈曲相关公式进行了验证，分析表明该相关公式在弹性阶段的安全度可以得到保证，但在弹塑性阶段有偏于不安全的趋势。为此在考虑了工字型截面梁腹板的弹塑性屈曲性能以及不同局压应力作用范围c的影响后，在规范公式的基础上，提出了建议修正公式，并且通过不同的高厚比b/t、宽高比a/b和局压作用范围c的算例结果的分析，表明了建议修正公式可为工程设计借鉴和参考。
张文琦[4]2010年在《工形截面钢拱结构腹板局部稳定性能研究》文中研究表明焊接工形截面钢拱结构具有造型美、受力性能好、制作简便等优点,在国内外均得到了较为广泛的应用。然而,只有极少数的国家涉及钢拱结构的稳定性设计规范,我国现行设计规范中也没有专门针对钢拱结构的设计条文,对钢拱结构腹板局部稳定性能的研究也鲜见文献发表。本文在已有的工字梁腹板局部稳定性能理论的基础上,采用有限元方法对径向均布荷载作用和纯弯作用下的工形截面钢拱结构腹板的弹性屈曲及弹塑性屈曲进行了分析。首先分析了径向均布荷载作用下不同边界条件拱板的弹性屈曲性能,包括四边简支板和两边简支、两边固支板,参考矩形板弹性屈曲系数公式的形式,基于有限元计算结果进行数据拟合,从而得到了各种情况下的弹性屈曲系数近似公式。接着,对工形截面钢拱结构腹板进行了特征值屈曲分析,引入与翼缘扭转刚度和腹板弯曲刚度的比值有关的参数β来衡量翼缘对腹板的约束作用,并通过大量计算结果拟合出钢拱结构腹板在径向均布荷载作用下的弹性屈曲系数近似公式。其次对纯弯作用下四边简支和两边简支、两边固支的拱板进行弹性屈曲分析,基于大量的有限元计算结果拟合得到不同边界条件拱板的弹性屈曲系数近似公式。然后对纯弯作用下工形截面钢拱结构腹板进行特征值屈曲分析,通过对计算结果进行数据拟合得到了考虑翼缘约束作用的工形截面钢拱结构腹板弹性屈曲系数近似公式。最后分别对考虑了初始几何缺陷和残余应力的工形截面钢拱结构腹板在径向均布荷载作用和纯弯作用下的弹塑性屈曲性能进行研究,分析了不同参数对腹板极限承载力的影响,影响因素包括拱形腹板长宽比、圆心角、腹板厚度、翼缘宽度和厚度等。在此基础上,对工形截面钢拱结构的设计提出了建议。
李进[5]2017年在《楔形梁腹板在弯、剪及局压联合作用下的弹性屈曲分析》文中认为本文通过有限元模拟和理论分析,对楔形梁腹板在弯、剪、局压联合作用下的弹性屈曲问题进行研究。首先研究纯弯状态下楔形梁腹板的屈曲问题,考虑不等端弯矩比、腹板区格比、楔率、腹板高厚比、翼缘宽厚比等因素对楔形梁腹板的弹性屈曲影响,结果表明当不等端弯矩比值-1≤η≤1范围内变化时,楔形梁腹板产生同向曲率即η≥0时,其弹性屈曲临界荷载随不等端弯矩比η增加而减小;产生异向曲率即η<0时,屈曲临界荷载随不等端弯矩比绝对值|η|的减小而减小,减小的幅值较同向曲率时有所减小。总体来看使楔形梁腹板产生异向曲率的情况对楔形梁腹板的弹性屈曲临界荷载的影响要大于同向曲率的情况。其次,结合楔形梁腹板受局压荷载作用时的弹性屈曲分析的结论,对受弯矩和局压联合作用下考虑翼缘约束作用的楔形梁腹板的屈曲问题进行研究,得出与普通工字型钢梁腹板的临界条件表达形式相似并适用于楔形工字钢梁腹板受弯矩和局部荷载联合作最后,结合已有的楔形梁腹板在弯—剪、剪—局压作用工况下的研究成果,运用空间图形分析的方法推导出同时考虑弯、剪及局压叁种荷载作用下的楔形梁腹板的弹性屈对比有限元分析结果和理论计算结果,发现当翼缘对腹板的约束作用较小时,该式的误差随腹板区格的宽高比α = L/H的增大而增加:当翼缘对腹板的约束作用较大时,该式的误差随腹板区格的宽高比α= L/H的增大而减小。
贾茜茜[6]2015年在《楔形工字钢梁腹板在局压和剪力联合作用下的弹性屈曲分析》文中研究说明随着门式刚架轻型房屋钢结构的日益发展,适用于轻型结构体系的变截面构件的应用也越来越多,随之带来了很多关于变截面构件的稳定问题。然而,关于楔形变截面构件的稳定理论研究和参考设计规范还非常少,所以本文运用等截面钢梁腹板的理论方法,对楔形工字钢梁腹板在局压应力和剪应力单一及联合作用下的弹性屈曲问题进行了相关研究,为楔形工字钢梁腹板在弯曲应力、剪应力和局压应力作用下复合作用下的弹性屈曲临界条件做准备。首先,本文介绍了楔形构件的研究现状,简述了板的分类以及板件稳定分析的方法,归纳了矩形腹板在不同应力下的主要研究成果。其次,本文用ABAQUS有限元模拟的方法研究了局压应力作用下楔形腹板的弹性屈曲问题。模拟了楔形板在不同局压宽度的局压应力作用下腹板的弹性屈曲情况,考虑了局压宽度系数、边界条件,腹板区隔长高比、楔率、高厚比等因素的影响,得到了大量的临界屈曲荷载和屈曲波形,挑选出了对临界屈曲系数影响较大的因素,分别拟合出了简支楔形板在局压荷载作用下的屈曲系数Kcrj和固支楔形板在局压荷载作用下的屈曲系数Kcrg的计算公式,并总结出了各个因素变化时临界荷载及弹性屈曲系数的变化规律及结论。根据拟合的不同边界下楔形板弹性屈曲系数公式,引入翼缘对腹板的影响参数β,用β来衡量翼缘对腹板的约束程度,验证了用参数β考虑翼缘对腹板影响的合理性,并拟合出考虑翼缘约束作用时,不同局压荷载作用下楔形工字钢梁腹板屈曲的弹性屈曲系数的计算公式。‘最后,根据本文研究的局压荷载单独作用的楔形板屈曲分析结论,结合前人对楔形腹板受纯剪作用下的屈曲分析的研究,在此基础上分析了局压和剪应力共同作用下考虑翼缘约束作用的楔形板的屈曲问题,验证了对普通工字钢梁腹板适用的屈曲应力临界条件在楔形工字钢梁腹板剪应力和局部荷载联合作用下并且考虑翼缘约束作用时是否适用,得到了适用于楔形工字钢梁腹板剪应力和局部荷载联合作用下的屈曲应力临界条件。
金阳[7]2010年在《楔形变截面工字钢梁腹板的抗剪承载力研究》文中研究表明工字梁腹板受剪至破坏可以分为叁个工作阶段,包括屈曲前阶段、屈曲后阶段和破坏阶段。大量的研究工作已经表明腹板屈曲后仍具有相当的抗剪强度。目前对楔形腹板抗剪强度的理论和试验研究还不多,还没有合适的能够考虑屈曲后强度的楔形腹板抗剪承载力公式。本文对楔形腹板抗剪承载力进行了有限元分析和试验研究,改进了等截面腹板抗剪承载力计算公式,提出了楔形腹板抗剪承载力设计方法。利用有限元方法对非均匀受压的单块矩形板进行了弹性屈曲分析,总结了非均匀受压简支矩形板屈曲系数的各国规范计算公式；在此基础上,改变有限元模型的边界条件,提出了非均匀受压的非加载边固支矩形板的屈曲系数公式。对考虑翼缘嵌固约束作用的工字形截面腹板,指出了翼缘对腹板嵌固作用与传统转动弹簧约束的不同,引入翼缘自由扭转刚度和腹板抗弯刚度比值作为无量纲参数,得到了精度良好的考虑翼缘约束作用的非均匀受压腹板的屈曲系数计算公式。验证了传统的弯曲和剪切应力作用下弹性屈曲的相关公式在翼缘弹性嵌固条件下的腹板屈曲问题中的适用性。采用带斜加劲肋矩形板模型模拟楔形腹板的纯剪应力状态,对其弹性屈曲进行了有限元分析,在矩形板剪切屈曲系数公式的基础上引入考虑楔率影响的参数,得到四边简支楔形腹板和两边简支两边固支楔形腹板的屈曲系数公式,并与有限元分析结果进行比较。通过引入翼缘自由扭转刚度与腹板抗弯刚度之比作为无量纲参数,得到可以考虑翼缘任意约束程度的楔形腹板弹性剪切屈曲系数公式。详细回顾总结了现有的楔形腹板抗剪承载力的各种计算模型,将本文得到的考虑翼缘约束的楔形腹板剪切屈曲系数应用到各计算模型中,通过大量的有限元分析比较发现Davies的拉力场模型具有相对最高的精度,本文的屈曲系数对各种分析模型的计算精度均有明显的改善。对叁个系列10根楔形工字梁在跨中竖向荷载作用下腹板的抗剪性能进行了试验研究,重点考察宽高比、楔率、翼缘刚度等因素对楔形腹板抗剪承载力的影响。并对试验梁进行有限元模拟分析,将其结果与试验结果进行比较。对比发现,试验结果与有限元结果吻合很好,为进一步的理论研究提供了可靠的试验依据。传统拉力场理论计算腹板抗剪承载力的过程相当复杂,而且我们在试验过程中观察到腹板内拉力带的形成实际上是在腹板达到抗剪极限荷载之后瞬间形成的,这与拉力场计算模型对应的腹板受力状态有时间上的差异。因此本文提出了将腹板的抗剪极限承载力分为腹板的抗剪贡献和翼缘的抗剪贡献两个部分,基于这个思路,对现有规范的等截面腹板抗剪承载力公式进行了改进,提出了楔形腹板的抗剪承载力计算公式。大量的有限分析数据表明,建议公式具有良好的计算精度。
邓皓[8]2016年在《弯剪共同作用下蜂窝梁腹板弹性屈曲分析》文中认为蜂窝梁是一种由工字形梁在腹板上进行切割后错位焊接或直接切割成不同孔型的开孔梁,其开孔形式主要有圆形、正六边形、正八边形等。蜂窝梁相比实腹梁有许多的优势,比如抗弯刚度大、截面模量高、经济效应好、便于配置管道设施以及构件美观等。因此,蜂窝梁的研究越来越多,应用也逐渐广泛。由于蜂窝梁腹板存在孔洞,使得其承载能力分析与实腹梁差异较大,蜂窝梁的受力分析需要考虑更多的因素,如腹板开孔尺寸和焊接质量等。目前,对于蜂窝梁的研究主要集中在强度、刚度以及整体稳定性方面,腹板局部稳定性的研究鉴于开孔形式各异、理论推导复杂,目前并无对应的理论解。已有的研究主要在单一受力状态下分析蜂窝梁腹板的屈曲问题,而这些研究与蜂窝梁腹板实际受力状态存在一定的差异。本文首先介绍了国内外蜂窝梁的研究现状,简要阐述了板的屈曲理论和稳定分析的常用方法。然后,依据薄板稳定理论,取蜂窝梁腹板为研究对象,假定蜂窝梁腹板约束条件为四边简支,利用有限元软件ANSYS建立了大量的开孔腹板模型并单独对其进行了纯弯、纯剪状态下的特征值屈曲分析,研究了不同影响因素下的蜂窝梁腹板在对应受力状态下的屈曲模式和屈曲应力的变化规律。通过参考实腹板弯曲屈曲系数公式和剪切屈曲系数公式,利用有限元分析得出的临界荷载,反算出相应的开孔腹板屈曲系数,通过数值分析软件MATLAB拟合出了开孔腹板在纯弯、纯剪状态下的屈曲系数公式,验证了公式的准确性,并采用嵌固系数来考虑不同受力状态下蜂窝梁翼缘对腹板的约束作用。再次,本文在蜂窝梁腹板单一受力状态分析的基础上,进一步研究了弯剪共同作用下两种较典型孔高比的蜂窝梁腹板弹性屈曲问题,提出了两组适用于蜂窝梁腹板在弯剪共同作用下的屈曲临界条件。最后,本文通过有限元软件对具体蜂窝梁进行弹性屈曲分析,总结了横向荷载作用下蜂窝梁在考虑不同孔高比、孔洞数、厚度以及横向加劲肋设置情况下,其腹板的屈曲模式与临界荷载变化规律。
张浩[9]2013年在《纯弯荷载作用下抗扭加劲肋对梁腹板局部稳定性的影响》文中提出本文通过有限元软件ANSYS对设置双面交叉式和分离交叉式抗扭加劲肋的工字形梁腹板在纯弯荷载作用下的局部稳定性能进行了分析研究。首先，对比分析了设置上述两种形式抗扭加劲肋的四边简支腹板在纯弯荷载作用下的局部屈曲问题。通过考虑抗扭加劲肋的倾角、宽度、厚度和距高比的影响，将设置抗扭加劲肋与未设置加劲肋的梁腹板的弹性屈曲应力进行了对比分析，并对比了相同参数条件下两种形式抗扭加劲肋对腹板弹性屈曲应力的影响；对腹板设置抗扭加劲肋后的屈曲模态进行了分析，并对比了两种形式抗扭加劲肋对腹板屈曲模态的影响；然后考虑双重非线性，研究了不同设计参数对抗扭加劲腹板极限承载力的影响，并对比了相同参数条件下两种形式抗扭加劲肋对其极限承载力的影响。最后，考虑翼缘对腹板的约束作用，研究了两种形式抗扭加劲肋作用时工字形梁的屈曲模态，并对比了两种形式抗扭加劲肋对工字形梁屈曲模式的影响；通过引入与翼缘扭转刚度和腹板弯曲刚度的比值有关的参数β，分析了翼缘对腹板约束程度随参数β的变化规律。
许海艳[10]2004年在《同时设纵横向加劲肋的梁腹板在复合应力作用下的屈曲分析》文中研究指明组合钢梁腹板在弯、剪及局压复合应力作用下的局部屈曲承载能力是钢结构设计中需考虑的问题，新的《钢结构设计规范》(GB50017—2003)对此部分内容作了较大改动，原规范中关于腹板局部稳定的计算公式是基于无限弹性的完善板假定；新的规范则参考了英国规范(BS5950．Part1)及澳大利亚规范(AS4100)并结合我国相关研究成果，考虑了屈曲进入弹塑性阶段以及初始几何缺陷的影响。这不仅与工程实际情况相符，而且也与钢梁在弯曲应力作用下允许截面部分进入塑性的计算公式相协调。本文考虑多种几何参数及应力组合，建立了有限元模型，对该部分内容进行了深入的研究，对新规范的梁腹板区格在复合应力作用下的局部屈曲相关公式进行了验证，重点分析了此相关公式的安全度。
参考文献：
[1]. 考虑翼缘约束作用的工字梁腹板在复合应力作用下的弹性屈曲[D]. 姚秋实. 浙江大学. 2008
[2]. 梁腹板在纯弯与局压联合作用下的弹塑性屈曲[D]. 徐彬. 西安建筑科技大学. 2001
[3]. 工字梁腹板在多种应力作用下的屈曲分析[D]. 赵小勇. 哈尔滨工程大学. 2007
[4]. 工形截面钢拱结构腹板局部稳定性能研究[D]. 张文琦. 北京交通大学. 2010
[5]. 楔形梁腹板在弯、剪及局压联合作用下的弹性屈曲分析[D]. 李进. 西南石油大学. 2017
[6]. 楔形工字钢梁腹板在局压和剪力联合作用下的弹性屈曲分析[D]. 贾茜茜. 西南石油大学. 2015
[7]. 楔形变截面工字钢梁腹板的抗剪承载力研究[D]. 金阳. 浙江大学. 2010
[8]. 弯剪共同作用下蜂窝梁腹板弹性屈曲分析[D]. 邓皓. 西南石油大学. 2016
[9]. 纯弯荷载作用下抗扭加劲肋对梁腹板局部稳定性的影响[D]. 张浩. 西安建筑科技大学. 2013
[10]. 同时设纵横向加劲肋的梁腹板在复合应力作用下的屈曲分析[D]. 许海艳. 西安建筑科技大学. 2004
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