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简支工字形钢梁在弯矩和扭矩作用下整体稳定性能研究

作　者: 范建伟
导　师: 舒兴平
学　校: 湖南大学
专　业: 结构工程
关键词: 弯矩和扭矩联合作用 整体稳定 折减系数 正则化长细比
分类号: TU391
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
下　载: 59次
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内容摘要


有关弯矩和扭矩联合作用下的钢梁整体稳定问题由来已久，但以前由于种种条件的限制，国内鲜有关于类似问题的成形的规范条文，正是由于此类问题在工程中广泛的存在，势必要加大对此类问题的研究力度。本文从基本理论出发，通过介绍国内几种不同的整体稳定理论，探讨了整体稳定理论的发展历程，指出了一些理论所存在的不足，并得出了传统理论结果仍然有很好的实用价值这一结论；并介绍了发达国家有关本课题的相关理论，进一步深入了解了有关此类稳定问题的发展趋势。不同于以往的弹性理论研究，弯矩和扭矩联合作用下使得钢结构构件在失稳时截面的部分区域进入了塑性状态，降低了构件的极限承载力，以往有关塑性问题比较难以解决，但数值分析方法和有限元软件的不断发展使得此类问题可以较准确、快捷地计算。因此，本文运用大形有限元软件ANSYS的APDL编程语言和C语言编程分别建立了初步非线性分析模型以及考虑残余应力的非线性分析模型，创建了能够描述残余应力大小及分布的初应力文件，并将残余应力作为初始应力加入到有限元模型中，在记入初始缺陷的条件下，最后计算了构件的极限荷载。在大量数值分析的基础上本文针对钢梁在弯矩和扭矩联合作用下的整体稳定性能创新性地提出了折减系数和正则化长细比的概念，并对典形荷载作用下的情况进行了分析，推导了折减系数的相关公式，并取得了较好的精确度。此式可供下一轮修订我国钢结构设计规范时参考。

全文目录


摘要  5-6
Abstract  6-9
插图索引  9-11
附表索引  11-12
第1章 绪论  12-28
  1.1 引言  12-15
    1.1.1 钢结构应用情况简介  12-13
    1.1.2 本文研究课题的提出  13-15
  1.2 国内外对本文研究课题的相关进展  15-26
    1.2.1 国外有关弯矩和扭矩作用下的整体稳定计算公式的思路分析  17-20
    1.2.2 国内关于稳定分析理论掀起的一番争论  20-26
  1.3 本文研究工作简介  26-28
第2章 简支工字形钢梁整体稳定理论分析  28-40
  2.1 概述  28
  2.2 简支工字形钢梁在弯矩和扭矩作用下整体稳定计算公式的推导  28-35
    2.2.1 扭矩对承受均布荷载作用下的受弯构件整体稳定性的影响  32-33
    2.2.2 扭矩对承受集中荷载作用的受弯构件整体稳定性的影响  33-35
  2.3 关于钢梁弹塑性整体失稳的分析方法  35-38
    2.3.1 概述  35-36
    2.3.2 本文所做的归一化探索  36-37
    2.3.3 关于本文的研究课题所得出的计算公式  37-38
  2.4 本章小结  38-40
第3章 钢梁整体稳定性能的数值模拟  40-73
  3.1 中国钢结构设计规范中相关数值模拟的应用  40
  3.2 有限元软件的基本概述和实用性分析  40-46
    3.2.1 关于有限元分析软件的说明  40-42
    3.2.2 模型的建立和分析  42-45
    3.2.3 模型的适用性分析  45-46
  3.3 初步的非线性模型的分析  46-59
    3.3.1 荷载形式为跨中偏心集中荷载作用  47-53
    3.3.2 荷载形式为偏心均布荷载作用  53-59
  3.4 考虑残余应力的非线性模型的分析  59-72
    3.4.1 本节软件计算的说明  59-62
    3.4.2 关于残余应力施加过程的示例  62-65
    3.4.3 荷载形式为跨中偏心集中荷载作用  65-68
    3.4.4 荷载形式为偏心均布荷载作用  68-72
  3.5 本章小结  72-73
第4章 钢梁整体稳定承载力计算公式  73-81
  4.1 计算公式  73
  4.2 初步模型的折减系数公式拟合  73-77
    4.2.1 跨中偏心集中荷载作用于上翼缘的折减系数  74
    4.2.2 跨中偏心集中荷载作用于下翼缘的折减系数  74-75
    4.2.3 偏心均布荷载作用于上翼缘的折减系数  75-76
    4.2.4 偏心均布荷载作用于下翼缘的折减系数  76-77
  4.3 考虑残余应力的折减系数拟合  77-79
    4.3.1 跨中偏心集中荷载作用于上翼缘的折减系数  77-78
    4.3.2 跨中偏心集中荷载作用于下翼缘的折减系数  78-79
    4.3.3 剩余荷载作用情况折减系数的说明  79
  4.4 本文所推导的整体稳定计算公式的验证  79-81
    4.4.1 与国外相关规范的计算值比较  79-81
结论  81-84
参考文献  84-87
致谢  87-88
附录（Matlab 程序）  88

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中图分类: > 工业技术 > 建筑科学 > 建筑结构 > 金属结构 > 钢结构
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