單軸對稱楔形工字鋼梁的彈性彎扭屈曲.pdf

1、楔形構(gòu)件在鋼結(jié)構(gòu)，尤其是門式剛架輕鋼結(jié)構(gòu)中得到廣泛應(yīng)用.由于它的截面變化形式與彎矩分布相對應(yīng)，可有效地節(jié)約材料，減輕自重，使得結(jié)構(gòu)形式更合理.穩(wěn)定問題是鋼結(jié)構(gòu)的突出問題.因此，對楔形構(gòu)件的穩(wěn)定性進行研究，為設(shè)計提供準確的理論依據(jù)，具有重要的理論意義和工程實用價值. 本文在已有研究的基礎(chǔ)上，對單軸對稱楔形工字鋼梁的彈性彎扭屈曲進行研究.主要工作包含以下四個方面： 一、采用經(jīng)典薄壁假定，即剛周邊和中面剪應(yīng)變?yōu)榱愕募俣?，推?dǎo)出

2、楔形工字鋼梁的正應(yīng)力、剪應(yīng)力和橫向正應(yīng)力。認為薄壁構(gòu)件彎扭失穩(wěn)問題的總應(yīng)變能由線性應(yīng)變能和非線性應(yīng)變能兩項組成，不包含荷載的非線性勢能項。在對腹板的非線性應(yīng)變能推導(dǎo)過程中，將應(yīng)力方向向應(yīng)變方向轉(zhuǎn)換，使得應(yīng)力應(yīng)變的坐標系一致.由此，推出了楔形梁彎扭屈曲時的總應(yīng)變能. 二、假定橫向位移和扭轉(zhuǎn)角沿形心軸變化規(guī)律為三次，得到節(jié)點之間各截面的位移和節(jié)點位移之間的關(guān)系.代入總應(yīng)變能方程，利用變分原理，推導(dǎo)出可用于計算楔形梁彎扭屈曲臨界荷載的

3、剛度矩陣。 三、任何薄壁構(gòu)件實際上都是由若干板件組合而成的，而板殼理論是一種比薄壁構(gòu)件理論更為一般的理論.所以，本文運用殼體有限元理論分析楔形工字鋼梁的穩(wěn)定性.將ANSYS計算結(jié)果，作為本文理論的比較依據(jù)，發(fā)現(xiàn)在單軸對稱情況下，本文中的總勢能方程編程得到的結(jié)果與ANSYS近似度良好。 四、按本文中采用能量法推導(dǎo)得出臨界荷載公式，保留公式形式.考慮變截面梁的楔率影響，引入截面變化系數(shù).用有限單元法編程，計算兩端簡支楔形梁在