折線形變截面懸臂結(jié)構(gòu)的分析.pdf

1、本文對某體育館屋蓋體系工程實(shí)例中的單榀主桁架進(jìn)行簡化，通過等效剛度計(jì)算將其簡化為一個(gè)由多段直桿組成的平面懸臂折桿結(jié)構(gòu)。目前對桿件穩(wěn)定的研究主要是針對軸壓理想桿件進(jìn)行的，包括等截面和變截面壓桿的變形計(jì)算與屈曲分析。而本文在階梯變截面直桿軸壓變形計(jì)算與屈曲分析的理論基礎(chǔ)上進(jìn)行推廣，以由兩段直桿組成的階梯變截面折桿作為一個(gè)基本的計(jì)算單元，考慮結(jié)構(gòu)的幾何非線性，運(yùn)用靜力平衡法推導(dǎo)這種結(jié)構(gòu)在復(fù)雜荷載作用下的撓曲方程，并用Ritz法進(jìn)行屈曲分析。同

2、時(shí)在理論推導(dǎo)的基礎(chǔ)上采用不同加載方式對簡化的平面變截面折桿懸臂結(jié)構(gòu)進(jìn)行變形計(jì)算，并與用ANSYS和C++有限元程序?qū)こ虒?shí)例中單榀和空間兩榀主桁架建立的有限元分析模型的計(jì)算結(jié)果進(jìn)行對比。用ANSYS對簡化的平面變截面折桿懸臂結(jié)構(gòu)與屋蓋結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定進(jìn)行分析。主要成果有：
　?、賹?shí)際工程中，結(jié)構(gòu)或構(gòu)件可能同時(shí)受拉、壓、彎、剪等復(fù)雜荷載的作用而發(fā)生變形，隨著結(jié)構(gòu)變形構(gòu)件將產(chǎn)生位移，根據(jù)構(gòu)件的基點(diǎn)及桿端截面的變化，建立隨動坐標(biāo)系。在隨動

3、坐標(biāo)系下，考慮桿端轉(zhuǎn)角位移及幾何非線性的影響，運(yùn)用靜力平衡法推導(dǎo)出了階梯變截面折桿在復(fù)雜荷載作用下的變形撓曲計(jì)算方程。
　?、谕ㄟ^一次性加載與局部加載的計(jì)算結(jié)果比較，兩種方式的計(jì)算結(jié)果有一定的差異，因此計(jì)算時(shí)應(yīng)考慮加載方式對結(jié)構(gòu)變形的影響。通過理論值與軟件ANSYS計(jì)算值進(jìn)行對比，驗(yàn)證了理論推導(dǎo)的正確性以及計(jì)算方法的可行性。
　?、弁ㄟ^兩種加載方式的理論計(jì)算結(jié)果與ANSYS計(jì)算結(jié)果對比，結(jié)構(gòu)位移的理論值與軟件ANSYS的計(jì)算

4、值差異較大，因此構(gòu)件桿端轉(zhuǎn)角位移與結(jié)構(gòu)幾何非線性對結(jié)構(gòu)變形的影響不可忽略。
　?、芡ㄟ^C++有限元程序?qū)こ虒?shí)例中一榀和兩榀空間有限元模型進(jìn)行了一次性加載計(jì)算，所得位移及內(nèi)力結(jié)果與ANSYS計(jì)算結(jié)果很相近，驗(yàn)證了計(jì)算結(jié)果的準(zhǔn)確性。
　　⑤通過實(shí)例計(jì)算，階梯變截面折桿屈曲分析表達(dá)式的計(jì)算結(jié)果與精確解很接近，驗(yàn)證了計(jì)算結(jié)果的精確性。同時(shí)由于考慮幾何非線性和材料非線性的影響，結(jié)構(gòu)非線性整體穩(wěn)定分析得出的屈曲荷載低于線彈性特征值屈曲