雙層門式剛架屈曲的理論分析計(jì)算機(jī)模擬.pdf

1、隨著建筑行業(yè)的快速發(fā)展,門式剛架作為一種輕型鋼結(jié)構(gòu),被廣泛地應(yīng)用于工業(yè)廠房、機(jī)庫、橋梁、體育館、展覽廳等,而且能夠成熟地應(yīng)用于航空、國防及民用工業(yè)等多個領(lǐng)域。其屈曲問題是力學(xué)領(lǐng)域和工程界活躍的研究課題之一,受到了廣大研究者的關(guān)注?；诖?本文對門式剛架的靜、動力屈曲問題進(jìn)行了理論分析和計(jì)算機(jī)模擬。
　　 1.簡要概述了剛架靜、動力屈曲問題的研究現(xiàn)狀,對現(xiàn)有的研究成果進(jìn)行了簡要的概述和分析,總結(jié)了剛架靜、動力屈曲問題研究的主要方法

2、及結(jié)論。
　　 2.基于Hamilton原理導(dǎo)出的雙層門式剛架屈曲的控制方程,理論研究了無側(cè)移和有側(cè)移雙層門式剛架在不同約束條件下的靜力屈曲問題,結(jié)合問題的邊界條件求解屈曲控制方程,給出了雙層門式剛架靜力臨界屈曲條件的解析表達(dá)式以及屈曲時梁、柱的模態(tài)方程。用MATLAB編程計(jì)算雙層門式剛架的臨界屈曲條件,得到了屈曲參數(shù),進(jìn)而可得到柱的計(jì)算長度系數(shù)μ和臨界屈曲荷載。
　　 當(dāng)無側(cè)移雙層門式剛架的梁柱線剛度之比A在0.1～3

3、0范圍內(nèi)時,理論值與模擬值的誤差范圍為1％以內(nèi),計(jì)算長度系數(shù)μ隨著A的增大而減小。當(dāng)A大于30時理論值與模擬值誤差超過2%,計(jì)算長度系數(shù)μ理論值隨著A的增大而減小且趨近于0.5000,而計(jì)算長度系數(shù)μ模擬值隨著A的增大而增大,即在A處于30～40之間時,剛架的計(jì)算長度系數(shù)出現(xiàn)極值點(diǎn)。
　　 當(dāng)有側(cè)移雙層門式剛架的梁柱線剛度之比A在0.1～8范圍內(nèi)時,理論值與模擬值的誤差范圍為1%以內(nèi),計(jì)算長度系數(shù)μ隨著A的增大而減小。當(dāng)A大于1

4、0時理論值與模擬值誤差超過2%,計(jì)算長度系數(shù)μ理論值隨著A的增大而減小且趨近于1.0,而計(jì)算長度系數(shù)μ模擬值隨著A的增大而增大,即在A處于10～15之間時,剛架的計(jì)算長度系數(shù)出現(xiàn)極值點(diǎn)。
　　 3.考慮應(yīng)力波效應(yīng),理論研究了無側(cè)移雙層門式剛架在柱腳固接約束條件下的動力屈曲問題。結(jié)合問題的邊界條件求解了基于Hamilton原理導(dǎo)出的雙層門式剛架動力屈曲的控制方程,給出了雙層門式剛架動力臨界屈曲條件的解析表達(dá)式以及屈曲時梁、柱的模態(tài)

5、方程。用MATLAB編程計(jì)算雙層門式剛架的動力臨界屈曲條件,得到了動力屈曲參數(shù),進(jìn)而可得到柱的計(jì)算長度系數(shù)μ和屈曲參數(shù)k1。
　　 4.運(yùn)用有限元分析軟件ANSYS對雙層門式剛架的靜、動力屈曲進(jìn)行計(jì)算機(jī)模擬,約束條件為柱腳鉸接、固接;工況為剛架柱頂作用集中荷載、均布荷載、三角形荷載、梯形荷載等;得出以下結(jié)論:
　　 (1)在均布荷載作用下,無側(cè)移雙層門式剛架上下柱同時達(dá)到屈曲臨界荷載。荷載值不同的均布荷載作用到結(jié)構(gòu)上模擬